Vy jste se možná na pořádné centrifuze nikdy nesvezli, ale vaše tělní tekutiny se už určitě divoce zatočily mnohokrát. Centrifugy čili odstředivky jsou totiž standardní a nezbytnou částí celé řady lékařských vyšetření. Třeba vyšetření krve začíná oddělením séra od ostatních složek krve právě v tomto přístroji.
V evropských poměrech je to běžné zařízení, ale to jen ilustruje, na jaký standard jsme vlastně zvyklí. Odstředivky pro lékařské použití nejsou levné (řádově nejméně desítky tisíc korun) a vyžadují takové samozřejmosti jako připojení do elektřiny. V rozvojových zemích nebo v polních podmínkách jsou to přístroje velmi nepraktické jak kvůli ceně, nárokům na energii, tak třeba i rozměrům a hmotnosti. Vynalézaví lékaři v takových podmínkách sahali například po upravených sušičkách na salát nebo ručních šlehačích, ale ani jeden z těchto zajímavých přístrojů se zřejmě nedočkal většího rozšíření (nebo jsme to alespoň nezjistili).
Na trhu je tedy evidentně „díra“, jejíž zaplnění by mohlo poměrně výrazně proměnit zdravotnictví ve velké části světa. To si uvědomil tým kolem Manu Prakaše ze Stanfordovy univerzity, který se vývoji „low-tech“ verzí „hi-tech“ zařízení věnuje dlouhodobě. Z jeho dílny pochází papírový mikroskop Foldscope.
Inspiraci prý hledali hlavně mezi různými „točivými“ hračkami od joja po gyroskopické posilovače zápěstí. Ve výsledku tak v laboratoři vznikl hřbitov hraček, nad kterým stál jediný vítěz: hračka, kterou si Prakaš pamatoval ještě z Indie jako „knoflík na gumě“. Jde o velmi jednoduché zařízení skládající se ze dvou provázků a papírového kotouče uprostřed (na něm jsou v „ostré“ verzi vzorky), který se roztáčí natažením provázku a jejím samovolným následným smrštěním. (nejlepší představu získáte z videa na začátku článku).
Když tým přesně změřil její výkony, zjistil, že ta by mohla mít potenciál. A poté, co si s jednoduchým zařízením trochu pohráli a vyladili ho, dostali z něj výkony, jaké byste od jednoduchého lidskou silou poháněného přístroje asi nečekali: až 125 tisíc otáček za minutu, což odpovídá odstředivé síle kolem 30 tisíc g. Teoretický limit prý leží ještě podstatně výše, zhruba kolem milionu otáček za minutu, ale ten v praxi nebude s největší pravděpodobností dosažitelný.
Sami autoři nazývají svůj výtvor novotvarem „paperfuge“, tedy snad papírfuga“, a podle nich rozhodně není z medicínského hlediska bezcenný. Jak popisují v práci zveřejněné v časopise Nature Biomedical Enginnering, jednoduché zařízení o hmotnosti doslova pár gramů a v ceně pár korun dokázalo za 90 sekund oddělit krevní plazmu od ostatních krevních složek s prakticky stejnou přesností jako běžné komerční odstředivky. A 15 minut odstřeďování pak umožnilo separovat z krevního vzorku třeba vhodný podklad pro mikroskopickou analýzu přítomnosti parazitů způsobujících malárii či spavou nemoc.
Ukázka funkce papírové odstředivky. Vlevo nahoře je pohled na malou zkumavku se vzorkem. V řadě pod tím je časová řada snímků, která ukazuje, jak probíhá oddělování jednotlivých složek krve při odstřeďování na „papírfuze“ (po minutách). Uprostřed je snímek výsledku po 15 minutách a ve sloupci vpravo jsou pak ukázkové snímky z mikroskopického vyšetření na přítomnost parazita způsobujícího malárii ze dvou vrstev výsledného materiálu (nahoře z vrstvy granulocytů, dole z vrstvy krvinek).
Autoři doufají, že ve spolupráci s jednou charitativní organizací v brzké době představí svůj přístroj zdravotníkům na Madagaskaru, kde odstředivky rozhodně nepatří k běžnému vybavení. Zároveň také ukázali, že princip lze s trochou větší dávkou „hi-tech“ (3D tisku) využít i k výrobě komplikovanějších a přitom stále výhradně ručních zařízení založených na moderních principech, které umožňují smysluplná a často překvapivě komplikovaná vyšetření z velmi malých vzorků krve (tzv. mikrofluidní systémy).
Všechny tyto zajímavé výsledky samozřejmě neznamenají, že nápad se uchytí. V první řadě dnes musí autoři kolegům i dozorovým úřadům dokázat, že jejich zařízení funguje tak, jak popisují. A to není vše. Jak poznamenává článek časopisu Science o „papírfuze“, v reálných podmínkách úspěch závisí do značné míry na tom, jak se k ní postaví zdravotníci a také pacienti. Musí nejen skutečně fungovat, ale lidé také musí věřit, že malý kousek papíru zastane práci úctyhodného zařízení za tisíce dolarů, aby mu vůbec dali šanci.
Informace: Článek původně uváděl, že „papírfuga“ je na gumě, ve skutečnosti jde o provázek. Díky za upozornění diskuterům.
