Stampa 3D per l'emergenza COVID-19

Carnegie Mellon è il pioniere del sensore stampato in 3D che rileva gli anticorpi COVID-19 in pochi secondi

Il team di ricerca CMU sfrutta la tecnologia Optomec Aerosol Jet

Un nuovo dispositivo di rilevamento degli anticorpi COVID-19 sviluppato dai ricercatori della Carnegie Mellon University, in grado di identificare gli anticorpi entro 10-15 secondi, sta ora entrando in una fase di prova con i pazienti COVID. Il sistema innovativo è costituito da un sensore a basso costo composto da minuscoli elettrodi d’oro stampati in 3D utilizzando la tecnologia Aerosol Jet di Optomec.

Il dispositivo, se approvato per un ampio utilizzo, potrebbe diventare un altro strumento vitale nella cintura degli attrezzi dei professionisti medici contro il COVID-19. Con esso, i medici possono rilevare istantaneamente gli anticorpi COVID-19 nei pazienti, il che potrebbe fornire una comprensione più profonda di come il virus si sta diffondendo e una migliore possibilità di controllarlo. Inoltre, è economico da produrre, secondo quanto riferito rientra nelle decine di dollari.

Il sensore stampato in 3D funziona grazie a una specifica geometria e caratteristiche della superficie, che sono state sviluppate da Rahul Panat, professore associato di ingegneria meccanica presso la Carnegie Mellon University, e dal suo team. Panat è specializzata nell’uso dell’AM per la produzione di dispositivi di rilevamento biologico e interfacce uomo-computer.

“Il mio team di ricerca stava lavorando su sensori ad alte prestazioni stampati in 3D per rilevare la dopamina, una sostanza chimica nel cervello, quando ci siamo resi conto che potevamo adattare il nostro lavoro per i test COVID-19″, ha spiegato. “Abbiamo spostato la nostra ricerca per applicare la nostra esperienza per combattere questa devastante pandemia. Il processo Aerosol Jet è stato fondamentale per produrre un sensore con sensibilità e velocità elevate”.

Sensore di anticorpi Carnegie Mellon COVID-19

Il sensore stampato in 3D è progettato per identificare gli anticorpi SARS-CoV-2, anche a concentrazioni molto basse. In sostanza, una piccolissima goccia di sangue dal polpastrello viene posta sul sensore, che innesca una reazione elettrochimica che rileva la proteina spike S1 e il dominio di legame del recettore (RBD), due anticorpi COVID-19. Il sensore stampato in 3D è incorporato in un semplice dispositivo microfluidico portatile, che è collegato a uno smartphone tramite un’interfaccia di facile utilizzo. Il sensore può quindi essere pulito rapidamente (entro un minuto) utilizzando una chimica speciale e può essere riutilizzato.

La tecnologia Aerosol Jet di Optomec è stata fondamentale per lo sviluppo del sensore. In grado di stampare materiali conduttivi e non conduttivi ad alta precisione con caratteristiche fino a 10 micron, il processo stampa minuscole goccioline di aerosol che vengono successivamente sinterizzate. In questo caso, il processo viene utilizzato per stampare in 3D elettrodi micropillari d’oro su scala nanometrica 100 all’interno di un quadrato di 2 mm. Ciò si traduce in un sensore con una struttura irregolare, che crea “una maggiore superficie dei micropillari e una reazione elettrochimica potenziata, dove gli anticorpi possono attaccarsi agli antigeni rivestiti sull’elettrodo”. La geometria unica consente al sensore di contenere più proteine ​​per il rilevamento, ottenendo risultati rapidi e accurati.

I ricercatori della Carnegie Mellon Azahar Ali e Rahul Panat. (Foto: College of Engineering, Carnegie Mellon University)

Attualmente, il team di ricerca della Carnegie Mellon University sta anche lavorando per adattare il dispositivo per rilevare il virus attivo nei pazienti, il che potrebbe semplificare drasticamente il processo di test. Potrebbe anche essere utilizzato per rilevare altri tipi di virus, tra cui Zika, Ebola e HIV. Panat ha aggiunto: “Questa piattaforma di rilevamento può essere utilizzata anche per rilevare altre malattie infettive, che possono influire sul decorso delle pandemie”.

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