Un alimentatore a membrana economico stampato in 3d per lo studio della malaria

Secondo i Centers for Disease Control , nel 2016 circa 445.000 persone in tutto il mondo sono morte di malaria, una grave malattia causata da un parassita che spesso infetta un certo tipo di zanzara, che a sua volta si nutre di esseri umani. Si stima che il 91% di questi decessi si sia verificato nella regione africana dell’OMS e la maggior parte di queste morti sono state di bambini piccoli, che sono tra i più vulnerabili in aree ad alta trasmissione in quanto non hanno ancora sviluppato un’immunità alla malattia.

La malaria è uno dei problemi di salute pubblica più gravi del mondo e si è lavorato molto sulla stampa 3D per diagnosticare e persino curare la malattia.

Un gruppo di ricercatori dell’Imperial College di Londra  sta studiando come viene trasmessa la malaria, il che richiede che i soggetti dei test sulle zanzare siano infettati da gametociti di Plasmodium – i parassiti dello stadio del sangue che in realtà causano la malaria. In un test standard del test di alimentazione a membrana (SMFA), un apparato artificiale di alimentazione della membrana, che simula la pelle e la temperatura corporea dell’ospite, viene utilizzato per far mangiare alle zanzare il sangue ricostituito contenente i gametociti. Questi alimentatori riscaldano il sangue infetto usando camere di vetro o elementi riscaldanti elettrici, entrambi difficili da acquisire e costosi da avviare.

Il team ha recentemente pubblicato un documento , dal titolo “Un alimentatore a membrana 3D stampato a costo ridotto open source per studi sulla trasmissione della malaria umana”, che presenta la loro creazione e test di un economico alimentatore a membrana stampato in 3D.

“Presentato qui è un semplice alimentatore a membrana con due pezzi d’acqua progettato per contenere un volume di 500 μl”, si legge nella carta. “Utilizzando i file presentati qui, l’alimentatore può essere stampato in 3D direttamente ed economicamente mediante stereolitografia da qualsiasi laboratorio attrezzato o fornitore di stampa 3D commerciale. In alternativa, utilizzando un pacchetto CAD, la dimensione dell’alimentatore può essere up o downscaled per contenere rispettivamente più o meno volume. ”
a) L’alimentatore a membrana è stato progettato in due parti, una camera superiore collegata a un bagno d’acqua circolante e una camera inferiore che contiene un serbatoio d’acqua e il campione RBC / gametociti / siero sul lato inferiore. b) Entrambi i pezzi sono incollati insieme in un’unica unità stagna.
I ricercatori hanno creato la progettazione di alimentatore a membrana in due parti usando il programma di modellazione CAD gratuito, open source Art of Illusion , quindi hanno stampato con Shapeways 3D le parti in resina acrilica “Fine Detail Plastic” USP VI (VisiJet M3 Crystal). Quindi, hanno condotto tre SMFA indipendenti, utilizzando il  ceppo di laboratorio NF54 del  Plasmodium falciparum, per confrontare le prestazioni del loro alimentatore a membrana stampato 3D con quello di un alimentatore commerciale in vetro.

Comparative P. falciparum SMFA con un alimentatore di vetro commerciale e alimentatore stampato in 3D.
Secondo lo studio, “i tassi di esfoliazione e le conteggi di oocisti indicano che non vi è alcuna differenza significativa tra i due, all’interno del potere statistico dato dagli SMFA triplicati usati come standard dalla comunità di ricerca”.
I ricercatori ritengono che, rendendo i file di progettazione per il loro alimentatore a membrana stampato 3D open source, più laboratori saranno in grado di eseguire questi SMFA e persino personalizzare il progetto se necessario.

“Il design dell’alimentatore stampato in 3D consente ai ricercatori di produrre a buon mercato i propri alimentatori SMFA come alternativa ai costosi e delicati alimentatori di vetro che richiedono la produzione specializzata”, conclude lo studio. “Questo nuovo alimentatore stampato in 3D può essere utilizzato in una vasta gamma di applicazioni oltre agli standard SMFA, in quanto non è limitato alle specie utilizzate qui. L’applicazione potrebbe includere la valutazione della competenza del vettore per la malaria, la valutazione epidemiologica del serbatoio infettivo per la malaria, studi clinici sui farmaci e studi di blocco della trasmissione. ”
Co-autori del giornale includono Kathrin Witmer, Ellie Sherrard-Smith, Ursula  Straschil, Mark Tunnicliff, Jake Baum e Michael Delves. I file di progettazione per l’alimentatore 3D stampabile a membrana si trovano nella carta.

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