Biología

La centrífuga de papel de 20 centavos puede detectar la malaria en 15 minutos

La centrífuga de papel de 20 centavos puede detectar la malaria en 15 minutos

Investigadores de la Universidad de Stanford han desarrollado una centrífuga hilada a mano hecha principalmente de papel. La centrífuga es extremadamente ligera y cuesta solo 20 centavos. El sencillo dispositivo inspirado en un antiguo juguete infantil se llama "paperfuge". Esta centrífuga de bajo costo y sin energía puede detectar la malaria en la sangre en tan solo 15 minutos.

¿Cómo funciona una centrífuga?

Una centrífuga es un dispositivo que se utiliza en clínicas, hospitales y laboratorios de todo el mundo. Separa los fluidos, como la sangre, en diferentes componentes girando la muestra. Con el impacto del centrifugado de alta velocidad, las fuerzas centrífugas empujan el material más denso hacia afuera. La centrífuga se utiliza para separar células, orgánulos subcelulares, proteínas, virus y ácidos nucleicos.

Las centrífugas son vitales en las regiones pobres donde las enfermedades tropicales son comunes. Sin embargo, no siempre están disponibles debido a su alto costo, peso y necesidades eléctricas. Esto dificulta que los profesionales del punto de atención ayuden a sus pacientes.

Para superar este problema, un equipo de investigadores dirigido por Manu Prakash de la Universidad de Stanford ha desarrollado una centrífuga de papel hilado a mano. Los diseños iniciales consistían en centrifugadoras de ensaladas y batidoras de huevos manuales, sin embargo, ambos no pudieron producir las velocidades necesarias. El diseño final, publicado en Ingeniería Biomédica de la Naturaleza,se basó en un juguete zumbador (perinola) que data del 3300 a. C. Se utilizaron dispositivos ligeramente diferentes en los Estados Unidos coloniales, la América del Norte indígena, la Europa medieval y la China antigua.

Un juguete para niños inspira un dispositivo revolucionario

El Paperfuge se opera tirando de una cuerda que pasa por el centro y evidentemente gira el disco circular. Opera de acuerdo con los principios de "oscilador no lineal". El disco central gira cuando se aplica una fuerza al mango que hace que las cuerdas se desenrollen. Cuando la cuerda está completamente desenrollada, comienza a rebobinarse; formando así una estructura superenrollada.

¿Qué tan efectivo es Paperfuge?

La Paperfuge es capaz de alcanzar velocidades de giro de 125.000 revoluciones por minuto (RPM). Ejerce fuerzas centrífugas equivalentes a 30.000 g. Además, su velocidad se considera la velocidad de rotación más rápida registrada en un dispositivo impulsado por humanos.

La capacidad del dispositivo se probó en sangre que debe separarse en sus diferentes componentes cuando se buscan enfermedades. El Paperfuge fue capaz de centrifugar sangre a aproximadamente 20.000 rpm; una velocidad similar a las centrífugas de sobremesa convencionales. Fue capaz de separar el plasma puro de la sangre en menos de 90 segundos. Pero lo que es más importante, logró aislar el parásito de la malaria en la sangre en aproximadamente 15 minutos.

Los materiales de Paperfuge pueden variar. Los investigadores pudieron construir el dispositivo con papel, madera y alambre de pesca. Otra versión estaba hecha de polidimetilsiloxano (un polímero orgánico común a base de silicio), plástico y materiales impresos en 3D. Esto permite que el dispositivo se fabrique a granel.

“La simplicidad de la fabricación de nuestro dispositivo propuesto permitirá la distribución masiva inmediata de una solución que se necesita con urgencia en el campo”, concluyeron los autores en su estudio. "En última instancia, nuestro trabajo actual sirve como un ejemplo de ciencia frugal: aprovechar la compleja física de un simple juguete para aplicaciones de salud global".

El Paperfuge se probó en Madagascar, donde se realizó la prueba de campo para determinar la facilidad de uso del dispositivo. La prueba demostró que la Paperfuge podría ser utilizada básicamente por cualquier persona, resolviendo así el problema de la centrifugadora en las zonas rurales.

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Escrito por Terry Berman

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