George Whitesides: Un laboratorio grande quanto un francobollo

Il problema di cui voglio parlarvi rappresenta il problema di come fornire assistenza medica in un mondo in cui tutto gira intorno al denaro. Come può essere fatto? E l'idea di base che voglio suggerirvi, quello che voglio suggerirvi è, che per guarire una malattia devi prima di tutto sapere di che malattia si tratta - questa è la diagnosi - e poi si deve intervenire.

Quindi, il programma in cui siamo coinvolti è qualcosa che chiamiamo diagnosi per tutti, o diagnosi a costo zero. Come puoi ottenere un informazione rilevante dal punto di vista medico ad un costo possibilmente vicino a zero? Come puoi farlo? Permettetemi di darvi due esempi. Il rigore della medicina militare non è diverso da quello del terzo mondo, poche risorse, un ambiente rigoroso, una serie di problemi di poco conto, e cose di questo tipo. Ed anche non così differente dall'assistenza sanitaria domestica e del sistema diagnostico globale.

Quindi, la tecnologia di cui voglio parlare è del terzo mondo, per i Paesi in via di sviluppo, ma ha, credo, un applicazione molto più vasta, perché l'informazione è estremamente importante nel sistema sanitario. Quindi, qui ci sono due esempi. Uno rappresenta un laboratorio di fascia alta in Africa. Il secondo è essenzialmente un imprenditore che si é inventato e sta facendo chissà cosa su un tavolo in un mercato. Non so che tipo di assistenza sanitaria sia fornita li. Ma di sicuro non è la migliore.

Qual è il nostro approccio? E il modo in cui tipicamente si affronta il problema di abbassare i costi, ad iniziare dalla prospettiva degli Stati Uniti, è di prendere la nostra soluzione, e cercare di tagliare i costi. Non importa come lo fai non esiste che si parta da uno strumento che costa 100.000 dollari e si arrivi ad uno a costo zero. Non funzionerebbe mai.

Quindi, il modo in cui abbiamo affrontato il problema è l'opposto. Ci siamo chiesti, "Quali sono le cose meno costose con cui puoi costruire uno strumento di diagnosi, ed ottenere informazioni utili, e che sia funzionale?" E quello che abbia scelto è la carta. Quello che vede qui è un prototipo. E' delle dimensioni di circa un centimetro di lato. Circa le dimensioni di un unghia. Le linee sui lati sono un polimero. E' fatto di carta, e ovviamente la carta assorbe i liquidi. Come sapete, la carta, la stoffa, se rovesciate del vino su una tovaglia, e il vino si assorbe ovunque. Se lo mettete su una maglietta, rovina la maglietta. Questo è quello che fa una superficie idrofila.

Così, con questo strumento l'idea è che voi bagnate la parte inferiore in una goccia di, in questo caso, urina. Il liquido viene assorbito in quei piccoli compartimenti in cima. Il colore marrone indica la quantità di glucosio nelle urine. Il colore blu indica la quantità di proteine nelle urine. E la combinazione di quei due, è un indicazione di prim'ordine di cose utili che vuoi sapere. Quindi, questo è un esempio di uno strumento fatto con un semplice pezzo di carta.

Ora, quanto semplice può essere resa la produzione? Perché abbiamo scelto la carta? C'è un esempio della stessa cosa, su un dito che vi mostra di cosa si tratta. Un motivo per usare la carta è che si trova ovunque. Abbiamo creato questo tipo di strumento usando tovaglioli e carta igienica e cartine, e qualsiasi cosa.

Quindi, la capacità produttiva c'è. La seconda cosa è che puoi mettere un mucchio di analisi su un pezzo molto piccolo. Vi mostro in un secondo quel pezzo di carta li potrebbe contenere qualcosa come 100.000 test, qualcosa del genere.

E per finire, qualcosa a cui non si pensa molto nella medicina del mondo sviluppato, si eliminano le lame. E questo significa eliminare aghi, e cose che pungono. Se avete mai preso un campione di sangue a qualcuno e quello potrebbe avere l'epatite C, di sicuro non volete rischiare di pungere voi stessi con quello, Semplicemente volete evitarlo. Come fai a liberartene? E' un problema ovunque. E qui semplicemente lo elimini. Quindi, rappresenta un approccio pratico di iniziare qualcosa.

Ora, direte, se la carta rappresenta una buona idea, qualcun altro ci avrà già pensato. E la risposta è, ovviamente, sì. La metà di voi, all'incirca, che sono donne, ad un certo punto avrà fatto un test di gravidanza. Ed il più comune è rappresentato da uno strumento che assomiglia a quello la sulla sinistra. Viene chinato test immunologico a flusso laterale. E in quel particolare test le urine, che contengono un ormone chiamato HCG o meno scorrono lungo un pezzo di carta. E ci sono due linee. Una linea indica che il test funziona. E se anche la seconda linea appare, siete incinta.

E' un test impressionante in un mondo binario. E la cosa bella a riguardo della gravidanza è che o sei incinta o non lo sei. Non sei parzialmente in cinta o stai pensando di essere in cinta o qualcosa del genere. Quindi, funziona molto bene. Ma non funziona così bene quando hai bisogno di informazioni quantitative.

Ci sono anche astine. Ma se prendi in considerazione le astine, quelle sono per un altro tipo di analisi delle urine. Sono un orribile insieme di colori e cose del genere. Che cosa te ne fai in un momento difficile? Quindi, l'approccio con cui abbiamo iniziato, ci siamo chiesti, è veramente pratico costruire cose del genere? E quel problema ora è, in un modo meramente ingegneristico, risolto. E il procedimento che abbiamo è semplicemente di iniziare con della carta. La fai scorrere attraverso un nuovo tipo di stampante chiamata stampante a cera. La stampante a cera fa qualcosa come stampare. Infatti stampa. L'accendi, la lasci scaldare un po'. La cera viene stampata in modo che si assorba attraverso la carta. E alla fine ottieni lo strumento che vuoi.

La stampante ora costa 800 dollari. Produce, abbiamo fatto il conto che se la fai andare 24 ore al giorno produrrebbe circa 10 milioni di test all'anno. Quindi è un problema risolto. Quel particolare problema è risolto. E c'è un esempio del tipo di cose che vedete. Questo è su un pezzo di carta 8x12. Ci vogliono circa due secondi per produrlo. E quindi lo considero come fatto. C'è un problema molto importante qui, rappresentato dal fatto che siccome si tratta di una stampante, un stampante a colori, stampa colori. E' quello che fanno le stampanti a colori. Ve lo mostro in un momento, è abbastanza utile ad essere sinceri.

Ora, la prossima domanda che vorreste chiedere è cosa vorresti misurare? Cosa vorresti analizzare? E la cosa che vorresti analizzare maggiormente, ne siamo molto distanti. E quello che chiamiamo "febbre di origine non diagnosticata". Qualcuno entra in clinica, ha la febbre, si sente male, cos'ha? Ha la TBC? ha l'AIDS? Ha un semplice raffreddore? E' il problema del triage. E' un brutto problema per ragioni che non sto a spiegarvi. C'è un mucchio di cose orribili che vorresti essere capace di distinguere. Ma poi c'è una serie di cose, AIDS, epatite, malaria, TBC, ed altro. E cose semplici come un consiglio o un trattamento.

Ora anche quello è più complicato di quello che pensate. Un mio amico lavora in psichiatria trans-culturale. Ed è interessato sulla questione perché le persone prendono o meno le loro medicine. Così, Dapsone, o qualcosa del genere, lo devi prendere per un certo periodo. C'è una bellissima storia riguardo un discorso con un paesano in India. Uno dice, "Hai predo il tuo Dapsone?" "Sì". "Lo hai preso ogni giorno?" "Sì". "Lo hai predo per un mese?" "Sì". Quello che l'uomo realmente intende è che avrebbe preso una dose per 30 giorni di Dapsone e l'avrebbe data al suo cane, quella mattina. (Risata) Stava dicendo la verità. Perché in una cultura differente, il cane è un surrogato della persona, "oggi", "questo mese", "dalla passata stagione delle piogge", ci sono un mucchio di occasioni per essere fraintesi. E così un problema è in molti casi di capire come affrontare problemi che sembrano di poco conto, come la disciplina.

Ora, guardate a cosa assomiglia un normale test. Pungete un dito, si ottiene del sangue, circa 50 microlitri. Questo è tutto quello che ottenete. Perché non potete usare i sistemi classici. Non potete manipolarlo molto bene, sebbene vi mostrerò qualcosa del genere in un istante. Quindi, prendete la goccia di sangue, nient'altro. La mettere su un piccolo congegno. Il dispositivo tiene da parte le cellule del sangue, e lascia passare il siero, e ottenete una serie di colori giù in basso. E i colori indicano le malattie o no. Ma persino quello è complicato. Perché a voi, a me, i colori potrebbero indicare la normalità. Ma d'altronde noi soffriamo tutti, probabilmente, di una educazione eccessiva.

Che cosa fai quando hai bisogno di un analisi quantitativa? E così la soluzione a cui noi e molte altre persone stiamo pensando qui, e a questo punto sta prosperando, e c'è una soluzione a tutto di questi giorni, rappresenta da un telefono cellulare. In questo caso particolare, con tanto di macchina fotografica. Sono ovunque, sei milioni al mese, in India. E l'idea è che uno prende il dispositivo. Lo bagna. Si sviluppa il colore. Fa una foto. La foto viene mandata ad un laboratorio centrale. Non devi mandare in giro un dottore. Mandi in giro semplicemente qualcuno capace di prendere un campione. E in ospedale sia un dottore, o magari un computer in questo caso, fa l'analisi. Risulta lavorare piuttosto bene, specialmente quando la tua stampante a colori ha stampato le linee colorate che indicano come stanno andando le cose.

Quindi, la mia visione dell'assistente sanitario del futuro non è un dottore, ma un diciottenne, altrimenti disoccupato che possiede due cose. Uno zaino pieno di questi test, e un bisturi per prendere occasionalmente dei campioni, e un AK47. E queste sono le cose che lo fanno sopravvivere.

C'è un'altra connessione molto interessante qui. Ed è che ciò che uno vuole fare è di far viaggiare informazioni utili attraverso quello che in genere è un orribile sistema telefonico. Risulta esserci un enorme quantità di informazioni già disponibili su questo argomento, che è il problema della sonda su Marte. Come puoi ricevere una visione accurata dei colori su Marte, se hai una larghezza di banda orrenda con cui farlo? E la risposta non è complicata ma non voglio parlarne qui adesso, a parte dire che il sistema di comunicazione per farlo è ormai ben conosciuto.

Anche, qualcosa che potreste non sapere, è che la capacità di calcolo di questo oggetto non è poi così diversa dalla capacità di calcolo del vostro computer da tavolo. Questo è uno strumento magnifico che sta iniziando solo ora ad essere sfruttato a dovere. Non so se l'idea di un computer ben ogni bambino ha qualche senso. Questo è il computer del futuro. Perché questi schermi sono già qui e sono ovunque.

Bene, ora permettetemi di mostrarvi un po' di strumenti avanzati. Ed iniziamo con il proporre un piccolo problema. Quello che vedete qui è un altro strumento dalle dimensioni di un centimetro. E i colori differenti sono dovuti a differenti marcatori. E notate qualcosa che potrebbe colpirvi come qualcosa alquanto interessante, il giallo sembra sparire, attraversare il blu, e poi il rosso. Come può essere? Come fai andare qualcosa attraverso qualcos'altro? E, ovviamente la risposta è, "Non lo fai." Lo fai passare sotto e sopra.

Ma ora la domanda è, come lo fai passare sotto e sopra in un pezzo di carta? E la risposta è che quello che fai, e i dettagli non sono importanti a questo punto, e che fai qualcosa di più elaborato, prendi molti strati differenti di carta, ciascuno contenente il suo piccolo sistema di canali, e li spari con pezzi di, letteralmente, biadesivo, quella roba che si usa per attaccare la mochette al pavimento. E il liquido passa da uno strato all'altro. Si distribuisce, passa attraverso altri buchi, si distribuisce.

E quello che vedete li in basso a destra è un campione in cui un singolo campione di sangue è stato messo in cima, ed è passato attraverso e si è distribuito in questi 16 buchi in basso, in un pezzo di carta, che assomiglia ad un chip, spesso come due fogli di carta. Ed in questo caso particolare eravamo semplicemente interessati nella sua riproducibilità. Ma quella è, in essenza, la maniera in cui risolvere il problema della "febbre di origine ignota". Perché ciascuno di quei punti poi diventa un test per un particolare tipo di analisi o malattia. E questo funzionerà a tempo debito.

E qui c'è un esempio di uno strumento un po' più complicato. C'è il chip. Bagni un angolo. Il fluido va nel centro. Si distribuisce in questi pozzetti o buchi, e cambia colore. E il tutto è composto da carta e biadesivo. Quindi, credo sia tanto a buon mercato quanto siamo capaci di produrlo.

Ora mi resta una, due brevi storie da raccontarvi, per finire. Questa è una. Una di quelle cose che uno a volte ha bisogno di fare è separare la parte cellulare del sangue dal siero. E il problema era, qui lo facciamo prendendo un campione. Lo mettiamo in una centrifuga. Lo centrifughiamo, e ottieni cellule e siero separati. Impressionante. Ma cosa succede se non c'è elettricità e una centrifuga, o quello che è? E ci abbiamo pensato per un po' su come risolvere il problema. E il modo, per dire, con cui lo puoi fare, è quello mostrato qui. Prendi un frullino, che si trova ovunque. E tagli via una lama. E poi prendi un paio di cannucce, e le attacchi. Ci metti dentro il sangue. E lo fai girare. Qualcuno si mette seduto e lo fa girare. Funziona veramente bene.

E noi abbiamo studiato tutte le proprietà fisiche del frullino e come allineare le cannucce e tutto il resto, lo mandammo ad una rivista. Noi ne eravamo molto orgogliosi, specialmente del titolo che era "Frullino come Centrifuga." (Risata) E lo presentammo, e ci fu rispedito indietro. Telefonai all'editore e chiesi, "Che succede? Come è possibile?" L'editore disse, con enorme sdegno, "L'ho letto. E non abbiamo intenzione di pubblicarlo, perché noi pubblichiamo soltanto scienza." E questo rappresenta un problema importante perché significa che noi dobbiamo, come società, pensare a quali sono i nostri valori. E se si tratta semplicemente di articoli e lettere di fisica, allora abbiamo un problema.

Qui c'è un altro esempio di qualcosa che è - Questo è un piccolo spettroscopio. Misuro l'assorbimento della luce in un campione Il bello di questo è, hai una sorgente di luce che scintilla si accende e si spegne circa 1000 volte al secondo. Un altra sorgente di luce misura il questo segnale mille volte al secondo. E così puoi usare questo sistema in alla luce del giorno. Funziona tanto bene quanto uno strumento che costa circa 100.000 dollari. Costa 50 dollari. Probabilmente possiamo arrivare a farlo costare 50 centesimi, se ci mettiamo un po' di impegno. Perché nessuno lo fa? E la risposta è, "Come ottieni un profitto in un sistema capitalista, con qualcosa del genere?" Problema interessante.

Quindi, lasciatemi finire dicendo che ci pensammo come ad un problema di ingegneria. E ci domandammo, quale è l'idea scientifica di fondo? E abbiamo deciso di pensarci non tanto in termini di costi, ma in termini di semplicità. Semplicità è una parola efficace. E dovete pensare al significato della parola semplicità. So che cos'è ma a dire il vero non so cosa significa.

Io ero abbastanza interessato in questo da mettere insieme diversi gruppi di persone. E quello più recente comprende un paio di persone al MIT, uno di loro è un ragazzo estremamente brillante una delle poche persone che oserei definire come un autentico genio. Ci siamo sforzati per un giorno intero a scervellarci sulla semplicità. E voglio darvi la risposta di questo pensiero profondamente scientifico. (Risata) Quindi, in un certo senso, ottieni quello per cui paghi. Molte grazie. (Risata)