Тест за 20 центов так же информативен, как его «коллега» за 1000 баксов

Современная медицина часто напоминает магию – всего одной капли крови может быть достаточно для того, чтобы поставить диагноз и назначить лечение. Это стало возможным благодаря развитию технологий – в частности, использованию медицинских лабораторных центрифуг. Однако врачи и пациенты в развивающихся странах часто не имеют доступа к такому оборудованию – во-первых, оно дорого стоит, во-вторых, требует наличия электричества, с которым могут возникнуть проблемы (особенно в отдаленных регионах). Исследования с помощью центрифуги при этом можно назвать одним из краеугольных камней диагностики – благодаря вращению на высоких скоростях можно достичь высокой концентрации нужных частиц или клеток для поиска в них определенных компонентов (а не искать иголку в стоге сена).

В новом исследовании, статья по итогам которого опубликована в журнале Nature, исследователи из Стэнфордского университета (Stanford University) предложили дешевый аналог лабораторной центрифуги, который, как показали эксперименты, не уступает ей в точности. Кроме того, для устройства, сделанного на основе древней детской игрушки – волчка – не требуется ни электричество, ни батарейки, ни какое-либо другое внешнее питание. Небольшой прибор сделан из плотной водонепроницаемой бумаги, лески и двух ручек, и чтобы привести его в действие, нужна только сила человеческих рук. Руководил научной работой Ману Пракаш (Manu Prakash), биоинженер, ставший в 2016 году лауреатом стипендии Мак-Артура, которую называют также грантом для гениев. Ученый принадлежит к движению «бережливой науки», последователи которого концентрируются на разработке дешевых решений, доступных для большинства. Ману Пракаш создал, например, Foldscope – бумажный микроскоп стоимостью всего в полтора доллара.

Научная группа рассмотрела в качестве альтернативы центрифуге многие бытовые предметы, такие, как венчики для яиц и устройства для сушки салата, однако для диагностики они не годились. Если в условиях лаборатории анализ делается за 2 минуты, то с использованием бытовых приборов на него требовалось более 10 минут. Тогда исследователи решили пойти другим путем и обратили внимание на детские игрушки. Саад Бамла (Saad Bhamla), один из сотрудников университета, рассказал, что он и его коллеги тестировали многие игрушки – йо-йо, юлу и другие – в поисках максимального эффективного превращения физической энергии в энергию вращения. Самый большой потенциал оказался у волчка – а после того, как исследователи внесли некоторые изменения в ее конструкцию, им удалось разогнать модифицированную игрушку до 125 тысяч оборотов в минуту. Это самый лучший результат для устройства, приводимого в действие силой человеческих рук (ученые уже подали соответствующие документы для регистрации рекорда в книге рекордов Гиннесса). Стоимость такого волчка при этом составила всего 20 центов.

Затем Ману Пракаш, Саад Бамла и другие сотрудники университета сравнили измерения, полученные с помощью созданного ими устройства, с лабораторными. Они решили посчитать число красных кровяных клеток в капле крови. Для этого они поместили образец крови в капилляр, который, в свою очередь, запечатали в пробирку и закрепили на пластиковом круге юлы. Результаты лабораторного и «ручного» анализов оказались практически идентичными при том, что использование медицинской центрифуги потребовало больше времени (две минуты против полутора), а цена ее превышала стоимость изготовления волчка в тысячи раз. Для более сложных анализов потребовалось большее количество времени, однако и с ними волчок справился.

Первая партия волчков уже отправилась на Мадагаскар для работы в полевых условиях. 90% клиник на острове не имеют необходимых медицинских приборов, поэтому, пояснили создатели устройства, если все пойдет так, как надо, волчок может стать для пациентов спасением.

Ученые по всему миру постоянно работают над упрощением и удешевлением оборудования для анализов. «МедНовости» писали о вьетнамском тесте для выявления бактериальной инфекции, о китайском устройстве, диагностирующем пневмонию по выдоху, а в Нидерландах, в Университете Твенте (University of Twente), сейчас создают прибор, который сможет обнаружить у человека диабет на самых ранних стадиях. Мало того, устройство определит, с диабетом какого типа пациенту придется столкнуться. В основе гаджета лежит чип, датчик которого будет сканировать кровь человека на наличие в ней трех различных биомаркеров болезни.