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20-Cent-Papierzentrifuge kann Malaria in 15 Minuten erkennen

Forscher der Stanford University haben eine handgesponnene Zentrifuge entwickelt, die hauptsächlich aus Papier besteht. Die Zentrifuge ist extrem leicht und kostet nur 20 Cent . Das einfache Gerät, das von einem alten Kinderspielzeug inspiriert wurde, heißt „Papierfuge“. Diese kostengünstige und stromlose Zentrifuge kann Malaria im Blut in nur 15 Minuten erkennen.

Wie funktioniert eine Zentrifuge?

Eine Zentrifuge ist ein Gerät, das in Kliniken, Krankenhäusern und Labors auf der ganzen Welt eingesetzt wird. trennt Flüssigkeiten wie Blut durch Drehen der Probe in verschiedene Komponenten. Durch den Aufprall des Hochgeschwindigkeits-Spins drücken die Zentrifugalkräfte dichteres Material nach außen. Die Zentrifuge dient zur Trennung von Zellen, subzellulären Organellen, Proteinen, Viren und NukleinsäurenSäuren.

Zentrifugen sind in armen Regionen, in denen Tropenkrankheiten häufig sind, von entscheidender Bedeutung. Sie sind jedoch aufgrund ihres hohen Kosten-, Gewichts- und Strombedarfs nicht immer verfügbar. Dies macht es für Ärzte am Behandlungsort schwierig, ihren Patienten zu helfen.

Um dieses Problem zu lösen, hat ein Forscherteam unter der Leitung von Manu Prakash von der Stanford University entwickelt eine handgesponnene Papierzentrifuge. Die ursprünglichen Entwürfe bestanden aus Salatschleudern und manuellen Schneebesen, beide konnten jedoch nicht die erforderlichen Geschwindigkeiten erreichen. Das endgültige Design, veröffentlicht in Naturbiomedizintechnik , basiert auf einem Summerspielzeug Whirligig aus dem Jahr 3.300 v. Chr. In den kolonialen USA, im indigenen Nordamerika, im mittelalterlichen Europa und im alten China wurden leicht unterschiedliche Geräte verwendet.

Ein Kinderspielzeug inspiriert ein revolutionäres Gerät

Die Papierfuge ist betrieben durch Ziehen einer Saite, die durch die Mitte verläuft und offensichtlich die kreisförmige Scheibe dreht. Sie arbeitet nach den Prinzipien des „nichtlinearen Oszillators“. Die zentrale Scheibe dreht sich, wenn eine Kraft auf den Griff ausgeübt wird, wodurch sich die Saiten abwickelnDie Saite ist vollständig abgewickelt, sie beginnt sich zurückzuspulen und bildet so eine supergewickelte Struktur.

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Wie effektiv ist Paperfuge?

Die Papierfuge kann Spinngeschwindigkeiten von erreichen 125.000 Umdrehungen pro Minute U / min. Es übt Zentrifugalkräfte aus, die 30.000 g entsprechen. Darüber hinaus wird seine Geschwindigkeit als die schnellste Drehzahl angesehen, die in einem von Menschen angetriebenen Gerät aufgezeichnet wird.

Die Fähigkeit des Geräts wurde an Blut getestet, das bei der Überprüfung auf Krankheiten in seine verschiedenen Komponenten aufgeteilt werden muss. Die Papierfuge konnte Blut ungefähr zentrifugieren. 20.000 U / min ; eine ähnliche Geschwindigkeit wie bei herkömmlichen Tischzentrifugen. Es war in der Lage, reines Plasma in weniger als 90 Sekunden vom Blut zu trennen. Noch wichtiger ist jedoch, dass es gelungen ist, den Malariaparasiten innerhalb von etwa 15 Minuten im Blut zu isolieren.

Die Materialien der Paperfuge können variieren. Forscher konnten Konstrukt das Gerät aus Papier, Holz und Fischdraht. Eine andere Version wurde aus Polydimethylsiloxan einem gängigen organischen Polymer auf Siliziumbasis, Kunststoff und 3D-gedruckten Materialien hergestellt. Dadurch kann das Gerät in loser Schüttung hergestellt werden.

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„Die Einfachheit der Herstellung unseres vorgeschlagenen Geräts ermöglicht die sofortige Massenverteilung einer Lösung, die vor Ort dringend benötigt wird“, so die Autoren. abgeschlossen in ihrer Studie: „Letztendlich dient unsere vorliegende Arbeit als Beispiel für sparsame Wissenschaft: Nutzung der komplexen Physik eines einfachen Spielzeugs für globale Gesundheitsanwendungen.“

Die Papierfuge war ausprobiert in Madagaskar, wo der Feldtest durchgeführt wurde, um die Benutzerfreundlichkeit des Geräts zu bestimmen. Der Test bewies, dass die Papierfuge von praktisch jedem verwendet werden kann, wodurch das Zentrifugenproblem in ländlichen Gebieten gelöst wurde.

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Geschrieben von Terry Berman

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