Un nuovo dispositivo microfluidico consente di effettuare test renali a costi accessibili

Un nuovo dispositivo microfluidico consente di effettuare test renali a costi accessibili

La malattia renale cronica (IRC) colpisce oltre 800 milioni di persone in tutto il mondo e spesso viene diagnosticata troppo tardi per ricevere un intervento efficace. La diagnosi precoce dipende dalla misurazione accurata di biomarcatori come la creatinina e il rapporto albumina/creatinina urinaria (UACR). Sebbene il test delle urine sia non invasivo e informativo, i metodi standard richiedono tempo, sono costosi e richiedono strutture specializzate. I dispositivi point-of-care esistenti offrono comodità, ma rimangono proibitivamente costosi o tecnicamente complessi per molti utenti. Pertanto, esiste un urgente bisogno di una piattaforma robusta, economica e di facile utilizzo per misurare la creatinina urinaria con precisione clinica. A causa di queste sfide, sono necessari nuovi approcci per sviluppare strumenti diagnostici accessibili per lo screening e la sorveglianza della malattia renale cronica.

I ricercatori dell’Università di Manitoba, in collaborazione con partner clinici e tecnici, hanno sviluppato un dispositivo microfluidico passivo a basso costo per il test della creatinina urinaria. Pubblicato (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) il 2 aprile 2025 inMicrosistemi e nanoingegneriaLo studio descrive la progettazione, produzione e validazione del “chip UCR”. Questo dispositivo utilizza una reazione JAFFE basata sul colore e un sistema di flusso a pressione bilanciata per fornire misurazioni rapide e stabili. Eliminando la necessità di pompe esterne o elettricità, il chip UCR apre la strada a test di funzionalità renale convenienti e decentralizzati.

L'UCR-CHIP integra due innovazioni chiave: un sistema passivo di compensazione della pressione bifase (2-PPC) e una rete di canali microfluidici progettata per un preciso rapporto di miscelazione 1:5 tra urina e reagente. Questa configurazione garantisce reazioni chimiche coerenti e una rapida stabilizzazione del segnale colorimetrico. Utilizzando la reazione Jaffe, che produce un complesso arancione quando la creatinina interagisce con l'acido picrico in condizioni alcaline, il chip consente letture ottiche quantificabili tramite una piattaforma di microscopio USB. La stabilizzazione del segnale viene raggiunta entro 7 minuti e il ChIP mantiene la stabilità di rilevamento per oltre 30 minuti: un miglioramento significativo rispetto ai test tradizionali. La validazione tecnica ha dimostrato un intervallo di rilevamento lineare dinamico fino a 40 mm e un limite di rilevamento basso di 0,521 mm, coprendo l'intero intervallo clinico. Rispetto ai sistemi point-of-care commerciali, il chip UCR ha dimostrato una precisione comparabile o migliore e un minore intervento da parte di matrici di urina artificiale. Inoltre, la finestra ottimizzata per finestre di osservazione lenticolari con durata del flusso migliora l'uniformità del segnale e riduce il tempo di riempimento. Il dispositivo è prodotto utilizzando la litografia a pellicola secca per un'elevata precisione ed è scalabile e riproducibile. Insieme, queste caratteristiche rendono il chip UCR una piattaforma interessante per la diagnostica portatile.

Il nostro obiettivo era creare uno strumento diagnostico facile da usare come una striscia reattiva per il glucosio, ma con la precisione di un dosaggio della creatinina effettuato in laboratorio. Il chip UCR soddisfa questa esigenza combinando la precisione microfluidica con un design intuitivo. Ha il potenziale per cambiare il modo in cui individuiamo e trattiamo le malattie renali, in particolare in contesti con risorse insufficienti. “

Dr. Francis Lin, co-autore senior

Il dottor Lin ha evidenziato l'accessibilità economica e la scalabilità del dispositivo come importanti vantaggi per un'ampia diffusione della sanità pubblica.

Oltre allo screening della malattia renale cronica, il chip UCR fornisce una piattaforma più ampia per il monitoraggio sanitario in tempo reale in vari scenari, dalla medicina sportiva all’assistenza materna e ai test antidroga. I ricercatori prevedono di integrare questo chip con un dispositivo microfluidico simile all’albumina urinaria per la misurazione simultanea dell’UACR, un indicatore cruciale del danno renale. Il design si presta anche a futuri aggiornamenti utilizzando test enzimatici o rilevamento basato sulla fluorescenza per una migliore specificità. Con il suo formato compatto, economico e privo di elettricità, il chip UCR rappresenta un passo importante verso una diagnostica point-of-care equa, adattata sia agli ambienti clinici che a quelli domestici.

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