Nuovo metodo di analisi per i calcoli renali

Un sistema di analisi delle urine migliorato, per le persone che soffrono di calcoli renali, ispirato dalla natura, proposto da ricercatori della Penn State e della Stanford University, può consentire ai pazienti di ricevere i risultati entro 30 minuti.

I calcoli renali si verificano a causa dell'accumulo di alcuni sali e minerali che formano cristalli, che a loro volta si uniscono e si allargano per formare una massa dura nei reni. Le pietre si muovono nel tratto urinario e possono causare sangue nelle urine, dolore considerevole e blocchi nel sistema urinario.

Il test metabolico dell'urina di un paziente con calcoli renali per identificare metaboliti come minerali e soluti, che causano la formazione di calcoli, è la chiave per prevenire quelli futuri. Questo test viene attualmente eseguito richiedendo al paziente di raccogliere le proprie urine per un periodo di 24 ore in un apposito contenitore. Il contenitore viene quindi inviato a un laboratorio per l'analisi e i risultati normalmente vengono trasmessi entro 7-10 giorni.

«Il lungo processo, la complessa procedura di raccolta e il ritardo nell'ottenimento dei risultati rendono il test delle urine delle 24 ore sottoutilizzato nella pratica clinica nonostante le raccomandazioni delle linee guida», ha affermato il dottor Pak Kin Wong, (1) professore di ingegneria biomedica e ingegneria meccanica e principale ricercatore nello studio. La ricerca è stata pubblicata su Science Advances. (2)

Il dottor Wong ha affermato che per ottenere un risultato del test sono necessarie costose attrezzature speciali per rilevare i soluti urinari e i minerali. Il campione di urina, pertanto, deve essere spedito a un laboratorio diagnostico commerciale per il test. Per risolvere questo problema, il team di ricerca ha sviluppato un sistema di rilevazione biomimetica chiamato (SLIPS)-LAB di superficie porosa infusa da liquidi.

SLIPS è una superficie liscia dinamica a bassissimo attrito creata bloccando liquidi lubrificanti in substrati micro/nanostrutturati. Questo si ispira alle piante di brocca di nepenthes, che sono piante carnivore che hanno foglie uniche a forma di brocche e sono piene di liquido digestivo. Le piante si sono evolute con bordi micro-testurizzati estremamente scivolosi infusi con liquido che fanno cadere gli insetti nella “brocca”.

«Ci sono molti aspetti che possiamo imparare dalla natura e dal nostro ambiente. La nostra ricerca è un esempio di come gli ingegneri biomedici possano farne buon uso», ha detto Wong.

SLIPS-LAB consente alle goccioline di reagente e di urina di spostarsi facilmente sulla superficie liscia del canale di addizione del fluido del dispositivo di test e di non bloccarsi. La goccia è guidata da una differenza di 'pressione di Laplace', (3) una piccola forza di pressione dovuta alla tensione superficiale, indotta dalla geometria del dispositivo. Ciò consente ai reagenti di combinarsi con l'urina alla velocità necessaria per la reazione.

«Abbiamo dimostrato che SLIPS-LAB consente al reagente e al campione di muoversi autonomamente ed eseguire le reazioni per noi», ha affermato il dottor Pak Kin Wong. «Significa che la tecnologia non richiede che un tecnico manipoli un macchinario di prova, quindi è possibile eseguire il test in contesti non tradizionali, come nello studio di un medico o persino nell'abitazione del paziente.»

I risultati del test possono quindi essere letti utilizzando uno scanner o un telefono cellulare e l'immagine acquisita può quindi essere analizzata mediante un algoritmo informatico. Tutti questi passaggi richiederebbero circa 30 minuti se fossero eseguiti presso uno studio medico. Un ulteriore vantaggio è che SLIPS-LAB è più conveniente rispetto ai test regolari di 24 ore, ha concluso Pak Kin Wong.

Riferimenti:

(1) Pak Kin Wong

(2) SLIPS-LAB—A bioinspired bioanalysis system for metabolic evaluation of urinary stone disease

(3) Laplace pressure

Descrizione foto: una tecnologia bioispirata consente la manipolazione di goccioline, senza aver bisogno di alcuna macchina, per potenziali test diagnostici rapidi delle urine per pazienti con calcoli renali. - Credit: Pak Kin Wong, Penn State.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: New urine testing method holds promise for kidney stone sufferers