La biologie

Une centrifugeuse en papier de 20 cents peut détecter le paludisme en 15 minutes

Une centrifugeuse en papier de 20 cents peut détecter le paludisme en 15 minutes


Des chercheurs de l'Université de Stanford ont mis au point une centrifugeuse filée à la main principalement en papier. La centrifugeuse est extrêmement légère et ne coûte que 20 cents. L'appareil simple inspiré d'un ancien jouet pour enfants s'appelle «paperfuge». Cette centrifugeuse à faible coût et sans énergie peut détecter le paludisme dans le sang en seulement 15 minutes.

Comment fonctionne une centrifugeuse?

Une centrifugeuse est un appareil utilisé dans les cliniques, les hôpitaux et les laboratoires du monde entier. Il sépare les fluides, tels que le sang, en différents composants en faisant tourner l'échantillon. Sous l'effet de la rotation à grande vitesse, les forces centrifuges poussent le matériau plus dense vers l'extérieur. La centrifugeuse est utilisée pour séparer les cellules, les organites subcellulaires, les protéines, les virus et les acides nucléiques.

Les centrifugeuses sont vitales dans les régions pauvres où les maladies tropicales sont courantes. Cependant, ils ne sont pas toujours disponibles en raison de leur coût élevé, de leur poids et de leurs besoins en électricité. Cela rend difficile pour les praticiens au point de service d'aider leurs patients.

Afin de surmonter ce problème, une équipe de chercheurs dirigée par Manu Prakash de l'Université de Stanford a développé une centrifugeuse en papier filé à la main. Les conceptions initiales comprenaient des essoreuses à salade et des batteurs à œufs manuels, mais les deux étaient incapables de produire les vitesses nécessaires. La conception finale, publiée dans Génie biomédical de la nature,était basé sur un jouet buzzer (whirligig) qui remonte à 3300 av. Des appareils légèrement différents ont été utilisés aux États-Unis coloniaux, en Amérique du Nord indigène, en Europe médiévale et en Chine ancienne.

Un jouet pour enfants inspire un appareil révolutionnaire

Le Paperfuge est actionné en tirant une ficelle qui passe par le centre et en faisant évidemment tourner le disque circulaire. Il fonctionne selon les principes de «l'oscillateur non linéaire». Le disque central tourne lorsqu'une force est appliquée sur la poignée provoquant le déroulement des cordes. Lorsque la chaîne est complètement déroulée, elle commence à se rembobiner; formant ainsi une structure super-enroulée.

Quelle est l'efficacité de Paperfuge?

Le Paperfuge est capable d'atteindre des vitesses de rotation de 125 000 tours par minute (RPM). Il exerce des forces centrifuges équivalentes à 30 000 g. De plus, sa vitesse est considérée comme la vitesse de rotation la plus rapide enregistrée dans un appareil à propulsion humaine.

La capacité de l'appareil a été testée sur du sang qui doit être séparé en ses différents composants lors de la recherche de maladies. Le Paperfuge a pu centrifuger le sang à environ 20 000 tr / min; une vitesse similaire à celle des centrifugeuses de paillasse conventionnelles. Il a pu séparer le plasma pur du sang en moins de 90 secondes. Mais plus important encore, il a réussi à isoler le parasite du paludisme dans le sang en 15 minutes environ.

Les matériaux du Paperfuge peuvent varier. Les chercheurs ont pu construire l'appareil à partir de papier, de bois et de fil de pêche. Une autre version était faite de polydiméthylsiloxane (un polymère organique commun à base de silicium), de plastique et de matériaux imprimés en 3D. Cela permet au dispositif d'être fabriqué en vrac.

«La simplicité de fabrication de notre dispositif proposé permettra la distribution immédiate en masse d'une solution urgente sur le terrain», concluent les auteurs dans leur étude. «En fin de compte, notre travail actuel sert d'exemple de science frugale: tirer parti de la physique complexe d'un simple jouet pour des applications de santé mondiale.»

Le Paperfuge a été essayé à Madagascar où le test sur le terrain a été effectué pour déterminer la facilité d'utilisation de l'appareil. Le test a prouvé que le Paperfuge pouvait être utilisé par pratiquement n'importe qui, résolvant ainsi le problème de la centrifugeuse dans les zones rurales.

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Écrit par Terry Berman


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