Un ficcanaso delle malattie

22. ottobre 2008

I ricercatori tedeschi hanno sviluppato un metodo di analisi che potrebbe portare, nel giro di pochi anni, a scoprire l'insorgenza di infezioni e tumori con la respirazione.  Il metodo non è invasivo in quanto i pazienti devono solo soffiare in un tubetto. Un apparecchio restituisce il responso pochi minuti dopo.

Fino ad ora era solo la polizia a far soffiare nel palloncino. Tra poco potrebbero essere anche i dottori. Differentemente dai tutori della legge, però, non per testare il tasso di Alcol nel sangue, ma il cancro e le malattie infettive. A tal fine i ricercatori del Dortmunder Institute for Analytical Science (ISAS) hanno sviluppato un apparecchio di misurazione che verifica la presenza di alcune sostanze nel respiro. Nel respiro umano sono presenti da 400 a 600 reazioni chimiche che vengono prodotte dal metabolismo. Le malattie hanno un’influenza sul metabolismo e perciò anche nelle reazioni chimiche dell’organismo nella respirazione. Grandi concentrazioni di Acetone ,ad esempio, indicano la presenza del diabete.

Uno spettrometro frammenta il respiro in componenti molecolari

Ai ricercatori dell’ISAS sono sufficienti 10 millilitri d’aria per analizzare il respiro dell’uomo con uno spettrometro a flusso di ioni, cosicché il paziente deve solo soffiare nell’apparecchio. L’aria viene ricondotta in un piccolo recipiente contenente un deposito composto da 1000 capillari paralleli, ognuno dei quali è spesso 43 micrometri. La velocità con cui il respiro attraversa questi tubicini, fino a raggiungere una griglia che si apre e chiude periodicamente ogni 100 millisecondi, dipende dalla grandezza, dalla forma e dalle proprietà chimiche. Dietro questa griglia vi è un ulteriore apparecchiatura, che separa ulteriormente le singole molecole nella miscela di sostanze presenti nel respiro.

Nella fase iniziale di questo processo tutte le molecole che hanno superato la griglia vengono caricate con un flusso di ioni. In tal modo le molecole ionizzate vengono accodate in un campo elettronico. Quanto più la molecola è mobile, tanto più velocemente raggiunge l’altra estremità del tubo in cui è presente un rilevatore che registra le molecole. Ogni sostanza ha un tempo caratteristico di accodamento che non si modifica e che ne permette l’identificazione. Occorrono circa dieci minuti, dal momento dell’espirazione, per ottenere il risultato dell’analisi, che i ricercatori valutano grazie all’ausilio di uno speciale software.

Diagnosi più veloci delle malattie infettive

La velocità dello spettrometro a flusso di ioni potrebbe in futuro migliorare il trattamento delle malattie infettive. “Ad oggi occorrono giorni per scoprirel’agente patogeno della malattia”, spiega il responsabile dell’ISAS, il fisico Jörg Ingo Baumbach. “ Fino a questo momento al medico non resta altro che prescrivere antibiotici ad ampio spettro, con tutti gli svantaggi a ciò connessi. Grazie all’IMS il medico potrebbe individuare subito l’agente patogeno ed iniziare una terapia idonea”.

Baumbach intravede un impiego di questo “naso elettronico” anche nella diagnosi del tumore ai polmoni. In uno studio pilota condotto presso la clinica polmonare di Hemer è stato mostrato che in 36 pazienti colpiti da tumore ai polmoni era presente una sostanza che li contraddistingueva da altri 54 pazienti sani. Tuttavia i medici della clinica sapevano anticipatamente quali erano i pazienti colpiti dal carcinoma polmonare e quali quelli sani.Al momento i medici dello staff di Michael Westhoff, responsabile medico del reparto di pneumologia presso la clinica Hemer, stanno verificando il metodo con un maggior numero di pazienti. “Westhoff ha affermato che per comprendere se le analisi possono essere riprodotte vogliono capire se il risultato sia influenzato, qualora il paziente sia o sia stato fumatore oppure sia affetto da una malattia cronica polmonare (COPD).

L’aria circostante influisce sul risultato della misurazione

Anche il luogo in cui la misurazione viene eseguita influisce sul risultato. Secondo il pneumologo ci sarebbe una differenza tra una rilevazione eseguita in un’unità di cura intensiva, in cui il pavimento viene disinfettato più volte al giorno, oppure in una stanza in cui esso sia rivestito con la Moquette. Westhoff: ”In entrambi i casi sono presenti altre sostanze nell’aria, che vengono poi riscontrate nel respiro del paziente”. Per questo motivo ogni misurazione deve essere accompagnata da una verifica dell’aria nella stanza. Un ulteriore passo che i medici vogliono fare consiste nell’identificare le sostanze che compromettono le caratteristiche del respiro del paziente malato .

Solo quando tutte queste domande avranno trovato una risposta sarà possibile, secondo Westhoff, che uno studio doppio cieco possa definitivamente dimostrare l’efficacia del nuovo metodo. Westhoff non crede che il metodo sarà utilizzabile già nel breve periodo e poter giungere così a diagnosi del tumore ai polmoni più rapide. “Controlleremo il respiro dei pazienti a seguito dell’operazione con cui il carcinoma polmonare è stato rimosso per controllare se le sostanze tipiche presenti nel respiro del paziente malato ricompaiono”, spiega il pneumologo.

Anche i pazienti in coma possono approfittare del nuovo metodo

In modo simile anche il respiro degli pazienti in stato di coma potrebbe essere controllato. Per loro è ingente il pericolo che i batteri provochino una infezione bronchiale senza che ce ne si accorga. Per evitare questo rischio i medici, grazie al Ims, avrebbero la possibilità di analizzare i pazienti in coma quotidianamente. Potrebbero scoprire in anticipo campioni che indicano la presenza di un nuovo agente patogeno.

I ricercatori dell’ISAS di Ingo Baumbauch stanno nel frattempo sviluppando due prototipi che potrebbero essere utilizzati, in futuro, nelle unità di cura intensiva o negli ambulatori medici. Il ministero per la ricerca e lo sviluppo ha sostenuto il progetto con un milione di Euro. I prototipi dovrebbero venire presentati al grande pubblico alla fine di quest’anno. Baumbach ipotizza che lo spettrometro, non appena esso venga prodotto in serie più grandi, possa costare intorno ai 4000 Euro. Tuttavia ci vorranno all’incirca 5 anni, secondo Baumbach, prima che l’apparecchio diventi di routine e possa essere impiegato dal medico curante. In ogni caso il soffio nello spettrometro potrebbe in breve venire impiegato per integrare altri metodi di ricerca sullo stato di salute del paziente.

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