Onderzoekers van de University of Toronto Engineering hebben een kleine "verwarmer" ontwikkeld - ongeveer zo groot als een pil - waarmee regio's met beperkte middelen over de hele wereld kunnen testen op infectieziekten zonder dat gespecialiseerde training of dure laboratoriumapparatuur nodig is.

De technologie regelt de temperatuur van biologische monsters door middel van verschillende stadia van diagnostisch testen, wat cruciaal is voor de nauwkeurigheid van de testresultaten.

"De precisie en flexibiliteit van onze verwarming opent de deur naar een toekomst van doe-het-zelf diagnosekits, " zegt promovendus Pranav Kadhiresan, die het apparaat samen met Ph.D. kandidaat Buddhisha Udugama, onder toezicht van professor Warren Chan.

"We zouden de eenvoud van een scheikundeset op de middelbare school kunnen combineren met de precisie van geavanceerde laboratoriuminstrumenten, ", voegt Kadhiresan toe. De technologie achter de uitvinding van de geminiaturiseerde verwarming van het team wordt beschreven in een artikel dat is gepubliceerd in het tijdschrift van Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS) .

In een typische diagnostische test voor infectieuze pathogenen, er zijn meerdere temperatuurregelingsstappen bij betrokken. De mogelijkheid om de temperatuur te regelen is vooral belangrijk in gebieden waar de toegang tot grote onderzoeksfaciliteiten beperkt is.

"Het gebrek aan elektriciteit voegt een extra laag complexiteit toe, ", zegt Udugama. "Onze miniatuurverwarmer lost dat op. Het kan in verschillende instellingen worden gebruikt om virussen te detecteren zonder dat er elektriciteit nodig is. Als we de voordelen van onze technologie zouden samenvatten, het zou toegankelijkheid zijn, draagbaarheid en precisie."

De buitenkant van de verwarmingstablet bestaat uit een niet-reactieve acrylvorm die lithium inkapselt, een reactief element dat vaak wordt aangetroffen in batterijcellen. Wanneer opgelost in water, het reactieve lithium interageert met de oplossing om warmte en waterstofgas vrij te maken. Dit resulteert in een temperatuurstijging voor een langere periode.

De onderzoekers merkten op dat de reproduceerbaarheid van het temperatuurprofiel wordt gecontroleerd door constante gasafgifte, die wordt bepaald door de vorm van de lithiumvorm. Na het testen van meerdere vormen van de lithiumvorm - van cirkels tot driehoeken - vonden ze de stervorm, met een diameter van slechts 8 millimeter, het meest ideaal zijn voor nauwkeurige verwarming.

Door meerdere stappen in één tablet te consolideren, is ook geen gespecialiseerde training vereist om diagnostische tests uit te voeren, het verkleinen van de kans op menselijke fouten en het toegankelijk maken van het apparaat voor het publiek.

"Tabletten worden conventioneel gebruikt voor medicijnen zoals aspirines. Maar we hebben nu een reeks tabletten en pillen ontwikkeld die ziekten kunnen diagnosticeren, " zegt Chan.

"Gecombineerd met smartphonetechnologie, iedereen zou een draagbaar systeem hebben dat kan volgen, infecties te controleren en te diagnosticeren. Dit is van cruciaal belang om de verspreiding van ziekten te voorkomen."