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  • 12/01/2017

BIOINGENIERÍA

La peonza, reinventada en una centrifugadora de bajo coste

Un dispositivo hecho a base de papel e hilo que cuesta solo veinte céntimos permitirá diagnosticar enfermedades como la malaria o el VIH en lugares sin recursos.

Nature Biomedical Engineering

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La "papelfugadora" cuesta solo veinte centavos de dólar, llega a 125.000 revoluciones por minuto y no necesita electricidad. [Universidad Stanford/ Kurt Hickman]

Una centrifugadora manual, desarrollada por investigadores de la Universidad Stanford y descrita esta semana en la revista Nature Biomedical Engineering, funciona sin electricidad y puede llegar a centrifugar la sangre a 125.000 revoluciones por minuto (r.p.m). En solo 90 segundos es capaz de separar el plasma de la sangre, y en 15 minutos aísla los parásitos de la malaria.

«Más de mil millones de personas en todo el mundo no tienen infraestructuras, carreteras o electricidad. Me di cuenta de que si queríamos solucionar un problema tan crítico como el diagnóstico de la malaria, necesitábamos diseñar una centrifugadora de acción humana cuyo precio fuese menor al de una taza de café», explica Manu Prakash, autor principal del trabajo. Una centrifugadora comercial cuesta entre 1000 y 5000 euros, un precio muy alto para países en desarrollo con bajos recursos.

Prakash inició este proyecto después de un viaje a Uganda, en 2013. Al visitar los hospitales, vio que la mayoría de ellos carecían de una centrífuga de trabajo, o hasta de electricidad para alimentarla, y que no podían separar las muestras de sangre para realizar diagnósticos básicos. Al volver de África, él y sus colaboradores se preguntaron: «¿Cómo podemos centrifugar sin electricidad, usando solo la fuerza humana?». Otros investigadores ya habían creado aparatos sencillos de bajo coste basados en centrifugadoras de ensaladas o batidoras de huevos, pero con estos solo se consiguen velocidades de 1200 r.p.m, con los que se necesita mucho tiempo para procesar las muestras.

«Una noche estaba jugando con un botón y una cuerda y, por curiosidad, puse una cámara de alta velocidad para comprobar lo rápido que podía girar el botón. No podía creer lo que estaba viendo», explica Saad Bhamla, colaborador de Prakash, cuando descubrió que el botón giraba a una velocidad de entre 10.000 y 15.000 r.p.m. Entusiasmados con el resultado, los científicos empezaron a explorar las matemáticas que explicaban el funcionamiento de este juguete, con la esperanza de acabarlo convirtiendo en una centrifugadora sencilla, pero igual de eficiente que las comerciales.

Las imágenes de vídeo revelaron que las cuerdas del juguete no solo se retuercen entre sí mientras se enrollan y se desenrollan, sino que también forman bobinas similares a las estructuras encontradas en el ADN. Estudiar las ecuaciones que describen las fuerzas detrás de ese enrollamiento reveló las características para conseguir el dispositivo ideal, desde el tamaño del disco hasta al grueso de las cuerdas.

Después de varios prototipos, llegaron a lo que a simple vista puede parecer un juguete, pero que en realidad es un dispositivo eficaz de bajísimo coste que podrá utilizarse para diagnosticar la malaria, el VIH o la tuberculosis. Los investigadores han bautizado el aparato con el nombre de «papelfugadora» y su funcionamiento es extremadamente simple. Dos discos de papel, atravesados por su centro por dos cuerdas hechas con hilo de pesca, sujetan unos estrechos tubos de ensayo con sangre en su interior. Enrollando y desenrollando el hilo se logra el movimiento giratorio que centrifuga la sangre (ver el vídeo a continuación).

[Video de Kurt Hickman/ Universidad Stanford]

La «papelfugadora» es el tercer invento desarrollado por el laboratorio de Prakash bajo la filosofía de la sencillez: los ingenieros repiensan las herramientas médicas tradicionales para reducir sus costes y poner sus inventos en las manos de los trabajadores sanitarios de las zonas pobres. Su primer invento fue el «pliegoscopio», un microscopio de papel que permite diagnosticar enfermedades de transmisión sanguínea. En la actualidad, hay aproximadamente 50.000 microscopios de este tipo atendiendo a gente con pocos recursos en países en desarrollo. Después, idearon un juego de química programable para niños, que vale menos de cinco dólares y permite realizar ensayos químicos con bastante precisión.

Más información en Nature Biomedical Engineering (artículo técnico) y Nature News.

Fuente: Universidad Stanford.

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