Globalt samarbejde giver anledning til 3-D trykt felt test kit

Et trehjørnet samarbejde mellem South Australia, Texas og Etiopien bruger 3D-trykt teknologi og designinnovation til effektivt at diagnosticere en dødelig sygdom, der inficerer en million mennesker hvert år.

Sættet til diagnosticering af leishmaniasis testes i denne måned af Armauer Hansen Research Institute (AHRI) i Addis Ababa, Etiopien, som en del af et program for at revolutionere måden, hvorpå sygdomme testes og behandles.

Arbejder med Austin-baseret infektionssygdom virtuel inkubator PandemicTech og New Venture Institute (NVI) ved Flinders University i Adelaide, Syd Australien, Dr. Endalamaw Gadisa har været i stand til hurtigt at gentage sin viden om en bedre måde at teste for leishmaniasis til et praktisk og omkostningseffektivt design.

Leishmaniasis er en parasitisk sygdom spredt gennem bid af sandfluer. Verdenssundhedsorganisationen anslår, at op til 1 million nye tilfælde og 30 000 dødsfald sker årligt, normalt blandt underernærede mennesker, der lever i fattigdom og eller uhygiejniske forhold. Selvom det kan føre til sår og død, leishmanier kan helbredes, hvis de diagnosticeres og behandles tidligt.

Addis Abeba-baserede Dr. Gadisa identificerede flere vanskeligheder med at teste for sygdommen i Etopia, hvilket fører til behovet for mere effektivt og praktisk diagnostisk udstyr. Vanskelighederne med det nuværende system inkluderer omkostningerne ved et flydende medium (reagens), der bruges til testning, de skrøbelige reagensglas, der bruges til at opbevare reagenset, udfordringen med at se prøverne under tilgængelige mikroskoper, og hvor lang tid det tager at få resultater, som kan være mere end en uge.

Han udviklede et design til et reagensglas, der kræver betydeligt mindre reagens (10 mikroliter versus 25 milliliter) og kunne give resultater på så få som tre dage, men han manglede evnen til at bygge sin prototype i Addis Abeba.

Andrew Nerlinger, direktør for PandemicTech i Austin, tilbød at arbejde med Dr. Gadisa som et af inkubatorens originale pilotprojekter, og bragte derefter problemet til Matt Salier, direktør for Flinders University's New Venture Institute i South Australia.

"Da jeg til sidst beskrev projektet for Matt Salier under South by Southwest -konferencen i marts 2017, han tilbød at samarbejde og introducerede mig for NVI's Raphael Garcia, som i sidste ende arbejdede direkte med Dr. Gadisa og mig på flere design iterationer, hvilket resulterede i prototypen afbildet på de seneste fotos, "Sagde Nerlinger.

New Venture Institute er placeret i Tonsley Innovation Precinct, en tidligere bilfabrik omdannet til et avanceret produktionsnav i Adelaide, en søsterby i Austin.

Salier sagde, at søsterbyforholdet hjalp med at starte samtalen.

"Flinders NVI har haft kontortilstedeværelse i vores søsterby Austin i over fire år nu med vores lokale partner, Tech Ranch. Jeg mødte Andrew fra Endura Ventures, da han etablerede PandemicTech, og vi så en mulighed for at anvende vores design og innovative produktionskundskab hos Tonsley, "Sagde Salier.

Prototyping af designet tog mindre end fire måneder og blev udført på NVI's Stratasys Objet Connex 3-D printer. Dette gjorde det muligt at overveje forskellige løsninger gennem en design-tænkeproces, før man valgte den mest egnede til at blive designet på CAD-software.

Salier sagde, at den første prototype blev skabt ved hjælp af en klar flydende harpiks og blev produceret i tre dele:en hovedkrop, der vil holde væsken, en kork ovenpå for at tilslutte kulturrøret, og en bundprop, der kan tages af for at rense kulturrøret. Hovedlegemet har et centralt hul i hele enheden, som stikket tilsluttes, et designvalg, der tillader kulturrøret at kunne genbruges og rengøres.

Designet af hovedlegemet blev forfinet flere gange for at øge kroppens klarhed og holdbarhed, den del, der er ansvarlig for at tillade diagnose gennem mikroskopisk inspektion. Der blev udskrevet forskellige materialer til de øverste og nederste stik for at sikre, at de helt kunne forsegle hoveddelen, mens de let kunne fjernes til rengøring og sterilisering.

Det færdige kit, som koster mindre end $ 5, 000 at udvikle, er pakket i en hylde på Pelican med laserskåret skum på universitetet. Pakken leveres også med specielle 3D-trykte mikroskoper, der kan fastgøres til et smarttelefonkamera og konverterer telefonen til et kraftigt forstørrelsesmikroskop på 60x, der kan indsamle fotos til diagnostiske formål. Mikroskopet er fremstillet af det syd-australske uddannelsesstartfirma Go Micro, der også er samlokaliseret ved Flinders University i Tonsley.

Trods Austin, Adelaide og Addis Ababa er alle mere end 10, 000 km fra hinanden, Nerlinger sagde, at det omkostningseffektive samarbejde har skabt genanvendelige prototyper af høj kvalitet til en brøkdel af den typiske pris "for en forsømt sygdom, der forårsager enorm sygelighed og dødelighed i de mest strenge og ressourcebegrænsede miljøer i verden".

"Vi var også begejstrede for, at NVI var i stand til at matche Dr. Gadisa med en af ​​sine egne teknologier, mikroskopfæste, der bruges på en smartphone, der er i stand til at aflæse resultaterne af leishmaniasis -testen, " han sagde.

"Den nye testenhed vil gøre det muligt for flere patienter at blive behandlet tidligere og reducere den tid, det tager at få en diagnose. Det vil også muligvis give sundhedspersonale mulighed for at stille en diagnose til patienter, mens de udfører medicinsk arbejde i de fjerntliggende regioner, der ofte er mest påvirket ved leishmaniasis.

"Hvis testen er vellykket, er der mulighed for at bygge en økonomisk bæredygtig social impact -virksomhed omkring testkittet, der samler ressourcer fra Etiopien og Australien."

Salier sagde, at projekter som disse var præcis derfor, at Flinders NVI altid forsøgte at demonstrere, hvordan nye teknologier og forretningsmodeller kunne løse store problemer i samfundet.

"Vi har ikke brug for mere software til at løse problemer, der allerede er løst 10 gange, hvad vi har brug for er innovation, der har indflydelse, der skaber værdi ved at anvende nye tilgange til globale udfordringer. "