DT News - Italy - Riconoscere più velocemente gli agenti patogeni della parodontite con un modulo chip

Fraunhofer IZI

ven. 19 luglio 2013

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Lipsia, Germania – Di circa 700 specie di batteri presenti nella cavità orale, solo 11 sono noti come particolarmente patogeni per la parodontite. Tuttavia, finora la comprova degli agenti patogeni rilevanti per la periodontite ha richiesto molto tempo. Ora, una nuova piattaforma di diagnostica dovrebbe accelerare sensibilmente questo processo.

Con il ParoChip i ricercatori dell’Istituto Fraunhofer per la terapia cellulare e immunologia IZI di Lipsia, in collaborazione con la BECIT GmbH e l’azienda ERT-Optik, hanno sviluppato un modulo lab-on-a-chip, con il quale dentisti e laboratori medici ora possono elaborare rapidamente i campioni e quindi analizzare i germi successivamente. Tutti i passaggi – moltiplicazione delle sequenze del DNA e loro rilevamento – si svolgono direttamente sulla piattaforma, che consiste in una scheda microfluidica a forma di disco. Ha un diametro di circa 6 cm.

Mentre i metodi utilizzati finora per la determinazione degli agenti patogeni erano possibili solo in laboratori convenzionati, con un alto dispendio strumentale e attraverso un metodo di coltura, per il rilevamento con il ParoChip ci vogliono meno di 30 minuti, per cui in breve tempo si possono esaminare molti campioni, dice il dr. Dirk Kuhlmeier, responsabile del gruppo di lavoro per il campo della nanotecnologia all’IZI. L’analisi viene effettuata senza contatto fisico e completamente in automatico: dopo il prelievo del campione con delle punte di carta sterili a forma di stuzzicadenti, i batteri vengono staccati dalla punta e il loro DNA isolato e iniettato nelle camere di reazione con reagenti secchi. Su ogni scheda si trovano undici di queste cavità e ogni cavità contiene il reagente rispettivamente per ognuno degli undici agenti patogeni parodontali.

In un’altra cavità viene realizzata la determinazione del numero complessivo degli agenti patogeni. Lì avviene la reazione a catena della polimerasi (PCR), un metodo per copiare milioni di volte anche la più piccola sequenza di DNA di agenti patogeni. Per rendere possibili i cambiamenti di temperatura estremamente rapidi, che sono necessari per la PCR, il chip di plastica a forma di disco viene inserito su un blocco di riscaldamento di metallo con tre aree di temperatura e meccanicamente ruotato su queste tre aree. Così si crea un segnale fluorescente che viene misurato da uno strumento ottico collegato con sonda a fluorescenza, detector fotoelettrico e diodo laser.

Il clou: con l’aiuto del segnale è possibile determinare non solo la quantificazione di ogni germe, e quindi la gravità dell’infiammazione, ma anche il numero totale di tutti i germi. Il medico può adattare in modo adeguato il trattamento antibiotico. «Siccome possiamo quantificare i batteri con il sistema di misurazione ottica collegato, il ParoChip si presta anche per la rilevazione di altri agenti patogeni come germi di sepsis o alimentari», dice Kuhlmeier. «Con il ParoChip vengono eliminati molti passaggi manuali che finora sono stati necessari per i test batterici. I dischi di plastica possono essere fabbricati a basso costo e dopo l’uso possono essere smaltiti come guanti monouso», sottolinea il ricercatore mettendo in evidenza gli altri vantaggi della piccola piattaforma di diagnostica che esiste già come prototipo. In un primo tempo dovrebbe essere utilizzata nei laboratori clinici, ma è anche realizzabile l’analisi in loco dei campioni dei pazienti in studi dentistici.

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