Salvare vite in tutto il mondo con test molecolari diagnostici a basso costo

Test completamente automatizzati: un sistema di movimentazione separato, basato sul portale planare EXCM-30, utilizza la pinza elettrica EHPS-16 per trasportare e posizionare il piattino dei microtubi tra i singoli passaggi di lavorazione.

Dopo la posizionamento manuale, gli operatori possono concentrarsi sul loro compito principale, ovvero l'analisi dei risultati.

Salvaspazio: ciascun portale si occupa di pipettare e dispensare liquidi, nonché di trasportare e posizionare la piastra microtitolata.

Elevata produttività: due portali tridimensionali con unità di pipettatura e trasporto garantiscono un processo completamente automatizzato dei test diagnostici molecolari. / High throughput: two 3D gantries with pipetting and transport units ensure a fully automated sequence of molecular diagnostic tests.

Come molti agenti patogeni possono essere rilevati a una velocità senza precedenti, senza dover ricorrere a laboratori di biosicurezza costosi, lo dimostra Fast MDx. L'azienda di Londra ha sviluppato un sistema di test vicino al paziente che riduce il tempo di attesa abituale di 24-48 ore a solo uno o due ore. A bordo: tecnologia di automazione di Festo.

Fast MDx è il primo sistema di test automatizzato ad alta capacità, vicino al paziente. Verrà lanciato sul mercato a maggio 2023 con un test multiplex approvato CE-IVDr per i principali agenti patogeni delle vie respiratorie, influenza A, influenza B, RSV A, RSV B e Covid-19. Altri test saranno aggiunti al menu di test nel prossimo futuro. La piattaforma di test viene generalmente installata vicino al paziente in ospedali, cliniche o studi medici. Questo permette di risparmiare tempo, costi e spostamenti. "In questo modo, le persone infette ricevono più rapidamente un trattamento personalizzato", spiega Richard Lewis, fondatore e CEO di Fast MDx.

Test rapidi e personalizzati

Anche se la pandemia sembra non essere più il tema predominante nell'opinione pubblica e tra i governi di tutto il mondo, è comunque importante fornire ai medici risultati di test rapidi, affidabili e personalizzati. Dopotutto, devono sapere come trattare i pazienti e chi mettere in quarantena per contenere la diffusione di malattie infettive come il Covid-19.

"La piattaforma di test Fast MDx è mobile e quindi utilizzabile ovunque. Per l'operatore è sufficiente un tecnico, e non cinque, come normalmente richiesto in un laboratorio centrale, per elaborare fino a 1.000 campioni di pazienti in un turno di 8 ore", spiega Lewis. Un altro vantaggio del concetto vicino al paziente: l'impatto ambientale è notevolmente ridotto, poiché si eliminano lunghi spostamenti di trasporto e di conseguenza si riducono le emissioni di veicoli. Inoltre, i campioni non devono essere confezionati in modo complesso e bruciati dopo un uso per evitare contaminazioni crociate.

Ogni elemento necessario a bordo

La piattaforma Fast MDx utilizza tecnologia di automazione di Festo per la pipettatura e la dispensazione. Sistemi di test automatizzati risparmiano tempo all'operatore e riducono gli errori umani, che sono comuni con la pipettatura manuale di centinaia di campioni in provette standard e piastre microtitolari. Fast MDx è un sistema completamente integrato che comprende tutto ciò di cui si ha bisogno per il test, dalle provette e pipette ai risultati elettronici inviati all'ospedale, clinica o studio medico da cui il campione è stato originariamente prelevato", spiega Lewis.

L'azienda prevede di ampliare la propria offerta di test nel 2023/24 con test per agenti ospedalieri come C-Diff e MRSA, oltre che per la sepsi, che causa circa 11 milioni di decessi ogni anno nel mondo. È anche il sistema ideale per eseguire test genomici, che informano i medici su quali test di screening eseguire sulla base del DNA dei pazienti, per individuare precocemente malattie ereditarie. "In questo modo, i pazienti possono modificare il proprio stile di vita per evitare l'insorgenza di malattie per cui sono geneticamente predisposti", spiega Lewis.

Nessun vincolo di capitale

"Vantaggio per gli operatori è che il sistema non richiede capitale, poiché forniamo gratuitamente la piattaforma di test Fast MDx", afferma Lewis riguardo alla sua impresa sociale. Grazie agli effetti di scala, è il primo sistema al mondo che rende accessibili ovunque test molecolari e diagnosi, non solo nei paesi più ricchi.

I test sulla piattaforma Fast MDx sono completamente automatizzati: il sistema comprende portali di manipolazione con assi elettrici di Festo per la gestione precisa delle pipette e per la manipolazione robotica delle piastre PCR, una sigillatura termica di Kbiosystems e il termociclatore qPCR brevettato e ultra-veloce di Fast MDx, il NGX2. Il software Biosero utilizzato sulla piattaforma integra e controlla tutti i moduli, rendendo molto semplice l'uso. La piattaforma è molto compatta: richiede uno spazio di soli 0,7 m x 1 m. Grazie alle ruote bloccabili, può essere facilmente spostata da un luogo all'altro.

Il costruttore britannico di macchine speciali Applied Automation si occupa della realizzazione dell'intero sistema di test e di tutti gli aspetti relativi alla sicurezza, all'analisi dei rischi e alla marcatura CE.

Utilizzo della piattaforma di test Fast MDx

L'operatore inserisce tre rack con punte di pipetta e una piastra microtitolare da 96 pozzetti nei punti previsti sulla piattaforma Fast MDx. Il kit di reagenti per il test, con tutte le sostanze e i controlli, viene semplicemente caricato in un blocco di alluminio e agganciato. 92 campioni di pazienti in Pathtubes® vengono inseriti nella piattaforma e monitorati durante tutto il processo tramite un codice a barre univoco applicato con laser sul fondo di ogni Pathtube®.

Durante la preparazione dei campioni, il portale di superficie EXCM di Festo lavora sui piani X e Y. I 92 campioni di pazienti vengono scansionati dall'alto con i sensori ottici di Festo per verificare che tutti siano presenti. Il sistema di pipettatura automatizzato, composto dalla testina di pipettatura DHOE di Festo e dal dispenser monouso DHAO, è montato sul piano planare in Z. La testina di pipettatura può dosare con precisione volumi di 10 µl e la velocità di pipettatura può essere impostata fino a 10 ml/s.

Il master mix viene preparato, applicato alla piastra microtitolare e i campioni vengono aggiunti. Ogni campione di paziente viene aspirato con la pipetta monouso che perfora il tappo del Pathtube® del Fast MDx e pipettato nel mix di reazione in una cavità della piastra. Per evitare contaminazioni crociate, ogni punta viene usata per un solo campione e poi smaltita. "Perforare il coperchio del Pathtube® permette di risparmiare molto tempo e denaro, poiché non sono necessari sistemi di apertura e chiusura convenzionali e si evitano errori umani comuni con la pipettatura manuale di centinaia di campioni", spiega Hannes Rösser, esperto di tecnologia di manipolazione di Festo.

Pinze elettriche e assi in azione

Un sistema di manipolazione separato, basato sul portale di superficie EXCM-30, prende la piastra microtitolare riempita con la pinza elettrica EHPS-16 e la posiziona nel sigillatore termico, dove viene sigillata con una pellicola di plastica. La piastra sigillata viene poi inserita nel RT-Block, che avvia la conversione dell'RNA in DNA complementare (cDNA), se presente.

Infine, la piastra viene inserita nel termociclatore NGX2 qPCR, dove avviene la reazione PCR e si amplifica la cDNA. Il NGX2 utilizza un sistema di rilevamento fluorescente ultra-veloce per determinare se la sequenza di cDNA del patogeno di interesse è presente in uno dei campioni dei pazienti analizzati.

I risultati del test vengono forniti al medico che ha ordinato il test entro 1-2 ore in formato elettronico, consentendogli di stabilire il miglior piano di trattamento personalizzato per i propri pazienti.

Generatore di vuoto e pressione indipendente

Per essere indipendente da un'alimentazione pneumatica esterna, la piattaforma di test Fast MDx utilizza il generatore di pressione-vuoto PGVA di Festo, che produce una pressione o un vuoto di +/-0,5 bar. Per l'alimentazione pneumatica con soluzione di pressione e vuoto, è sufficiente un'alimentazione di 24 volt. Il PGVA integra in uno spazio ridotto un mini compressore, un filtro dell'aria, un serbatoio e un controllo elettronico di pressione e vuoto, rappresentando una soluzione autonoma per la manipolazione di liquidi nell'automazione di laboratorio.

"Grazie alla stretta collaborazione tra Fast MDx e Festo, siamo riusciti a costruire rapidamente ed efficacemente i primi prototipi, nonostante l'estrema complessità", afferma Richard Lewis, CEO di Fast MDx. "Abbiamo potuto combinare l'esperienza completa di Fast MDx nel campo del qPCR con le soluzioni collaudate di Festo di portali 3D, controlli e sistemi di pipettatura."

Informazioni su Fast MDx:

Fast MDx è un'impresa sociale con l'obiettivo di fornire test molecolari rapidi e ad alta capacità a basso costo per tutte le persone nel mondo. Fast MDx fornirà risultati più rapidi e affidabili ai medici, consentendo loro di creare piani di trattamento personalizzati più rapidamente per ogni paziente. L'azienda è una spin-off di BJS Company, attiva dal 1991 nel settore dei termocicler PCR e oggi fornisce la maggior parte dei termocicler di livello Tier-1 con scambiatori di calore veloci, precisi e in argento.