Choroba jak na dłoni
Przenośne laboratoria, które mieszczą się w dłoni i pozwalają analizować żywność pod kątem takich chorób jak salmonella, już nie są tylko wytworem science fiction. Zespół europejskich naukowców jest na dobrej drodze do zbudowania takiego laboratorium. OptoLabCard, projekt finansowany przez UE na kwotę ponad 3 mln EUR oferuje nie tylko ochronę zdrowia i dobrobyt milionom Europejczyków, ale również oszczędności rzędu setek milionów euro wydawanych na leczenie infekcji żołądkowo-jelitowych. Obecnie nie ma prostego i łatwego sposobu na wykrycie zakaźnych bakterii w gospodarstwach rolnych, zakładach przetwórstwa czy dystrybucji. Dotyczy to nawet tak powszechnie występujących bakterii jak campylobacter czy salmonella, które wywołują choroby przenoszone przez pokarm. Aby wykonać prosty test trzeba pobierać próbki i wysyłać do laboratoriów, a taka procedura może zabrać od kilku godzin do kilku dni. W ramach projektu OptoLabCard stworzono jeden z zaledwie dwóch opracowanych na świecie prototypowych systemów, które przygotowują próbki i przeprowadzają testy DNA na bakteriach, w formie przenośnego, łatwego w użyciu i niedrogiego chipa. Ten innowacyjny prototyp ma przeprowadzać testy w czasie zaledwie trzydziestu minut. Tak imponujące skrócenie czasu w połączeniu z niskimi kosztami w sposób radykalny przyczyni się do podniesienia bezpieczeństwa żywności. Pomysł małego, podręcznego urządzenia wykonującego testy przeprowadzane zwykle w pełnowymiarowym laboratorium zrodził się już jakiś czas temu. Pojawienie się układów mikroelektromechanicznych (mems) umożliwiło umieszczenie czujników, kanalików z cieczami i elementów optycznych na niewielkiej przestrzeni. Zasadniczo prototyp urządzenia składa się z podręcznej jednostki bazowej i wkładu, albo inaczej karty laboratoryjnej, który przeprowadzi automatycznie łańcuchową reakcję polimeryzacji w czasie rzeczywistym, od przygotowania próbki po detekcję optyczną. Karta laboratoryjna jest wykonana ze światłoczułego materiału zwanego SU-8, który zawiera wszystkie jednorazowe komponenty, natomiast jednostka bazowa zawiera całą standardową elektronikę i optykę. Zakres zastosowań takiego urządzenia jest praktycznie nieograniczony i można je wykorzystywać w dziedzinach niezwiązanych z bezpieczeństwem żywności czy wykrywaniem salmonelli albo bakterii campylobacter. Można je wykorzystywać do wykrywania chorób zakaźnych, grypy u ludzi, gruźlicy, zapalenia wątroby, AIDS, a nawet raka w próbkach klinicznych. Prototypu można użyć do opracowania przenośnych urządzeń identyfikujących czynniki chorobotwórcze i zanieczyszczenie w zasobach wody pitnej. To co wyróżnia prototyp OptoLabCard pośród innych urządzeń, to jego opłacalność. Wykorzystanie tego samego materiału, SU-8, do produkcji większości komponentów sprawia, że chipy są prostsze i tańsze w produkcji. Sam chip jest jednorazowy, podczas gdy czytnik, czyli jednostka bazowa, zawiera całą elektronikę i optykę. Dzięki temu, że proces przygotowania próbki wykonywany jest przez chip, użytkownicy mogą skutecznie odtworzyć procedurę laboratoryjną będąc w terenie. Konsorcjum OptoLabCard składa się z dziewięciu rządowych instytucji badawczych (RES), przedsiębiorstw przemysłowych (IND) oraz uniwersytetów z sześciu krajów UE (Dania, Szwecja, Polska, Austria, Niemcy i Hiszpania). Utworzono dodatkowe przedsiębiorstwo o nazwie microLIQUID, zajmujące się sprzedażą komponentów budowanych z SU-8. W międzyczasie kilku partnerów projektu rozpoczęło niedawno nowy projekt, pod nazwą LabOnFoil, w ramach którego będą pracować nad chipami przetwarzającymi próbki i wykrywającymi, które zamiast na tradycyjnych płytkach krzemowych umieszczone będą na folii.