Diagnostica più veloce in laboratorio: analytica 2008 abbatte i tempi delle analisi

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Fra i processi che richiedono più tempo nel campo dell’analisi spicca la preparazione dei campioni. Oggi, però, grazie a tecniche ultramoderne, è possibile automatizzare e, quindi, accelerare notevolmente la preparazione e la successiva analisi di campioni solidi, liquidi e gassosi. A tale scopo si utilizzano ad esempio i gascromatografi (GC) oppure sistemi combinati con gascromatrografo e spettrometro di massa. Questo processo, sintetizzato dalla sigla GC/MS, è particolarmente utile in presenza di processi complicati. Infatti, nel processo di lavorazione le molecole sono separate le une dalle altre, prima di essere misurate quantitativamente dallo spettrometro di massa.

Sistemi innovativi consentono di trattare contemporaneamente fino a 80 campioni, distinguendosi non solo per la loro velocità elevata, ma anche per la maggiore sensibilità. Avvalendosi della spettroscopia di massa è possibile, ad esempio, rilevare quantitativi microscopici di sostanze disperse in acqua, fino a 0,1 ppt (parti per trilione), ovvero una su un miliardo. Questi sistemi hanno raggiunto nuovi traguardi anche dal punto di vista della tolleranza al calore, sopportando temperature fino a 250°.

Oggi i tempi lunghi richiesti dalla decomposizione di campioni solidi possono essere notevolmente accorciati grazie alla tecnica delle microonde. La radiazione con microonde è particolarmente indicata per la preparazione dei campioni, offrendo una valida alternativa ai metodi di decomposizione classici. Ad esempio, le microonde (onde elettromagnetiche di lunghezza compresa fra 1 m e 1 mm, corrispondenti a una gamma di frequenze che varia da circa 300 MHz a 300 GHz) utilizzate nella preparazione dei campioni, rendono possibili anche decomposizioni in presenza di altissimi rapporti di pressione e temperature elevate, di gran lunga oltre il punto di ebollizione dei reagenti utilizzati. In questo modo, i tempi della preparazione dei campioni sono ridotti sensibilmente e la qualità della decomposizione migliora nettamente.

Anche la cromatografia dei gas e dei liquidi offre margini di riduzione dei tempi. La cromatografia è un processo di scissione molecolare. Sebbene sia stato scoperto già 100 anni fa, un tempo “biblico” per il settore dell’analisi, questo processo costituisce ancora la base per innovazioni e nuove metodologie. Questo vale in particolare per la gascromatografia (GC) e per la cromatografia dei liquidi ad alte prestazioni (HPCL), che aiuta i tecnici di analisi a risolvere problemi sempre più complessi in tempi sempre più brevi. Gli sviluppi attuali sono caratterizzati dalla riduzione dei tempi di analisi grazie al miglioramento parallelo dell’efficienza e della produttività di campioni. In passato si è dovuto far fronte a problemi con strumentazioni e apparecchiature, ridotta capacità in termini di numero di campioni e difficoltà di rilevamento, oltre a una complessiva carenza di affidabilità. Nel frattempo sono stati fatti dei notevoli passi in avanti in questo campo.

Cresce l’importanza delle metodologie innovative in diversi ambiti della chimica analitica. Questo vale soprattutto per la cromatografia HPLC. A detta del professor Andreas Rizzi dell’Istituto di Chimica Analitica dell’Università di Vienna, questo metodo avrà un ruolo chiave nei prossimi anni. Ne trarranno vantaggio soprattutto settori emergenti quali Biotecnologie e Life Science.
Grazie ai cosiddetti “Sistemi Ultra Performance (Cromatografia dei liquidi ultra performance UPLC) i produttori di apparecchiature stanno spingendo la cromatografia verso una dimensione completamente nuova. Se paragonati ai moderni sistemi HPLC, queste nuove soluzioni riducono fino a nove volte i tempi del processo cromatografico, raggiungendo nel contempo una sensibilità fino a tre volte superiore. Alcuni sistemi sono stati concepiti appositamente per i laboratori di ricerca, con lo scopo preciso di garantire loro la massima produttività.

La spinta all’innovazione coinvolge anche l’analisi genetica. La preparazione manuale dei campioni per l’analisi dell’espressione dei geni con Microarray rappresenta ancora oggi, per il lavoro quotidiano in laboratorio, un processo lungo e costoso. Considerando che questo metodo va assumendo un’importanza sempre maggiore e, allo stesso tempo, aumenta il quantitativo di campioni da trattare, le soluzioni automatizzate sono in cima alla lista di priorità degli utilizzatori di Microarray. Inoltre, i sistemi automatizzati devono consentire una gestione più sicura e veloce dei complessi processi di laboratorio.

Già quattro anni fa erano stati presentati i primi esempi di soluzioni automatizzate per la preparazione dei campioni DNA – Microarray. Nel frattempo sono stati compiuti ulteriori passi in avanti nel settore e le tecnologie più recenti permettono di svolgere in maniera automatica le lunghe e laboriose fasi di preparazione dei campioni. I modelli più avanzati disponibili sul mercato sono in grado di automatizzare tutte le fasi del processo, dall’RNA completo o RNA messaggero (mRNA), passando per la sintesi del cRNA, fino alla depurazione. L’automazione di queste attività molto “esigenti” è possibile soprattutto grazie ad alti livelli di flessibilità del sistema e all’impiego di tecnologie innovative.

A torto, la tecnica di pipettaggio non viene considerata particolarmente importante ai fini dell’innovazione. Tuttavia, alcuni produttori hanno chiaramente dimostrato come i nuovissimi sistemi di pipettaggio contribuiscano ad aumentare i livelli di efficienza. Fra questi si segnalano i sistemi che si basano sulla tecnologia delle micropompe ad anello. Questi facilitano sia la gestione dei volumi ridotti necessari per innescare il processo di reazione, sia la manipolazione delle quantità di pipettaggio richieste nelle diverse fasi della depurazione. A questo si aggiunge il controllo intelligente della temperatura dei reagenti e delle pipette, che assicura il corretto trattamento dei preziosi e sensibili reagenti e campioni. Il sistema si completa, infine, con i moduli di depressurizzazione gestiti tramite software.

Anche la diagnostica medica trae vantaggio dall’evoluzione verso l’analisi ad alta velocità. I ricercatori dell’Università Goethe di Francoforte sono riusciti in breve tempo a sviluppare un nuovo processo, più veloce e meno oneroso, per gli esami del sangue e altri fluidi biologici. Con l’ausilio di uno strumento a raggi infrarossi si riesce, in meno di un minuto, a misurare oltre sei diversi valori del sangue. Avvalendosi di questo nuovo metodo, il medico può, nel corso dell’operazione o nel reparto di terapia intensiva, monitorare lo stato del paziente e intervenire velocemente in caso di necessità.

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