Le parti del kit per bioanalisi dell’OMS stampate in 3D potrebbero aiutare a combattere la malaria
Secondo i Centers for Disease Control and Prevention (CDC) , la malaria è una malattia nata dalle zanzare causata da un parassita. Mentre negli Stati Uniti vengono diagnosticati circa 2000 casi ogni anno, è una malattia terribile in aree come l’Africa sub-sahariana. A livello globale, secondo l’Organizzazione mondiale della sanità ( OMS ), ci sono oltre 217 milioni di casi di malaria e 435.000 morti . I programmi di eradicazione della malaria di solito si concentrano sull’eliminazione delle piccole pozze d’acqua che le zanzare usano per riprodursi, o usando un insetticida per uccidere larve o zanzare. Un problema con quest’ultimo approccio è che in alcuni casi le popolazioni di zanzare possono diventare resistenti a determinati pesticidi.
Uno dei metodi standard utilizzati per valutare la resistenza nelle popolazioni di zanzare adulte è il test di suscettibilità agli insetticidi dell’OMS (test biologico). I ricercatori Sean Tomlinson, Henrietta C. Yates, Ambrose Oruni, Harun Njoroge, David Weetman , Martin J. Donnelly e Arjen E Van’t Hof hanno pubblicato un documento intitolato ” Parti di ricambio stampabili 3D open source per il sistema di biosaggio della suscettibilità agli insetticidi dell’OMS , “Che delinea il loro lavoro producendo versioni stampabili in 3D dei componenti nel kit.
“Il kit di biotest dell’OMS è composto da diversi pezzi acrilici che vengono assemblati in un’unità. Parti del kit si rompono comunemente, riducendo la capacità degli insetticidi di eseguire la profilatura della resistenza. Poiché al momento esiste un solo fornitore per i kit di test, i pezzi di ricambio possono essere difficili da acquistare in modo tempestivo. Qui, presentiamo versioni stampabili in 3D per tutti i pezzi del kit di analisi biologica dell’OMS ”, ha scritto il team.
“Usando il filamento di acido polilattico (PLA) ampiamente disponibile come materiale di stampa, siamo stati in grado di progettare e stampare sostituzioni funzionali per ogni pezzo del kit di biotest dell’OMS. Non notiamo differenze significative nei risultati di mortalità ottenuti da tubi stampati in PLA e tubi acrilici OMS. Inoltre, non abbiamo osservato alcun degrado del PLA in risposta a tempi di esposizione prolungati delle soluzioni detergenti comunemente utilizzate. “
Il test dell’analisi biologica dell’OMS consiste in zanzare trattenute in una delle due provette: una provetta è rivestita con carta non trattata, mentre l’altra è rivestita con carta impregnata di insetticida. I tubi sono ricoperti da una rete dello schermo e le zanzare sono tenute all’interno per un’ora. La percentuale di mortalità degli insetti nel tubo insetticida, 24 ore dopo l’esposizione, viene utilizzata per misurare la suscettibilità all’insetticida.
Un kit, nella foto sopra, contiene due tubi, due schermi a rete, due tappi a vite, quattro fermagli a molla, un’unità scorrevole e uno scorrevole. Alcuni di questi componenti possono essere danneggiati, persi o usurati nel tempo, il che può causare “una ridotta capacità degli insetticidi di condurre test biologici” e, a causa dei costi elevati e dei lunghi tempi di spedizione, la sostituzione di questi componenti non è sempre facile o economicamente fattibile.
“I nostri progetti possono essere utilizzati per produrre parti di ricambio per il kit di biotest OMS in qualsiasi struttura con una stampante 3D, che stanno diventando sempre più diffuse”, ha scritto il team.
“Qui presentiamo parti di ricambio stampabili in 3D per il kit di biotest dell’OMS che stampano senza la necessità di strumenti o colla; e che si interfacciano con le parti esistenti dell’analisi biologica dell’OMS. “
Il team ha creato i file del modello 3D per i componenti utilizzando SketchUp e OpenSCAD, sebbene alcune parti non possano essere replicate direttamente; il design esistente è stato leggermente modificato per consentire la corretta stampa 3D. I file sono stati tagliati con Cura 3.3.1 di Ultimaker e le parti sono state stampate in 3D, in PLA bianco da 1,75 mm, su una Prusa i3 MK3 e MK3S originale. I file CAD e STL sono disponibili su Github .
La geometria esterna dei cerchioni del tubo è stata cambiata da quadrata a triangolare per risparmiare sull’uso della plastica e ridurre i tempi di stampa. L’unità di scorrimento presenta una sezione interna in cui scorre il cancello e il team ha dovuto adattarlo per diventare stampabile in 3D. Furono create due metà e trovarono il modo di legarle insieme.
“Abbiamo progettato un metodo a clip scorrevole per unire due flange a vite dell’unità di scorrimento. Due metà dell’unità di scorrimento sono stampate con l’aggiunta di tacche a forma di freccia su ciascun lato; queste si interfacciano con una clip scorrevole che blocca meccanicamente le due metà e crea uno spazio per il passaggio del cancello ”, hanno spiegato i ricercatori.
L’unità di scorrimento è stata inoltre riprogettata per correggere i noduli di attrito, il che significa che ora è necessario un assemblaggio; tuttavia, questo può essere fatto senza strumenti. Il team ha anche aggiunto un bordo di 3 mm alla versione CAD dello schermo a maglie per renderli più forti ai fini della gestione.
Il team ha utilizzato una dose diagnostica standard dell’OMS del 4% di insetticida DDT per eseguire test di sensibilità su due ceppi di laboratorio kenioti di zanzare femmine Mbita e Kilifi; le colonie di insetti sono gestite dal Kenya Medical Research Institute e dalla Liverpool School of Tropical Medicine. Dopo il periodo di detenzione di 24 ore, hanno registrato una percentuale di mortalità e non hanno riscontrato “nessuna differenza significativa” tra i kit di biotest dell’OMS e quelli stampati in 3D.
Hanno inoltre esposto alcune parti, come schermi a maglie e tappi a vite, a quattro diverse soluzioni di saccarosio spesso utilizzate durante l’attuale protocollo di biotest, al fine di osservare se il PLA si è degradato.
“Dopo l’esposizione al 10% di saccarosio, al 70% di etanolo, al 3% di Rely + On Virkon (Lanxess) e al 5% di Decon 90 (Decon Laboratories Ltd.), non abbiamo osservato alcun segno di degrado della resistenza, della tensibilità, del colore o delle dimensioni della PLA ,” .
Figura 2. Foto del componente del biotest dell’OMS e corrispondente versione stampata in 3D. E e H sono usati per indicare rispettivamente l’esposizione e il mantenimento dei lati, mentre sul kit dell’OMS sono usati un punto rosso e verde. Figura 1. Kit di analisi biologica dell’OMS e parti equivalenti stampate in 3D. Spaccato mostra l’assemblaggio della versione stampata in 3D dell’unità di scorrimento. A scopo illustrativo, la diapositiva di analisi biologica dell’OMS è stata omessa ma è visivamente identica a f. 
Figura 3. Risultati del biotest che confrontano la mortalità tra il kit di biotest dell’OMS e il kit stampato in 3D per Mbita, Kilifi e i loro risultati combinati. È stato utilizzato un t-test per confrontare i mezzi per ciascun test. 