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Smartphone-based Sperm Test: come la diagnosi dell’infertilità si trasferisce dal laboratorio allo smartphone

Scritto da Isabella Vignoli
Un fenomeno sociale sempre più frequente e preoccupante in questi ultimi anni è la crescente infertilità di coppia, ossia l’insorgenza di difficoltà di procreare nelle coppie. Conseguenza di questo fenomeno è che sempre più persone nel mondo ricorrono alla procreazione assistita o tecniche simili.

Secondo i dati raccolti dal Registro Nazionale sulla Procreazione Medicalmente Assistita l’infertilità riguarda circa il 15% delle coppie in Italia e più specificatamente per il 29,3% dei casi deriva da una infertilità maschile e il 37,1% da una infertilità femminile.

Con infertilità maschile si definisce la ridotta capacità riproduttiva dell’uomo, per una insufficiente produzione di spermatozoi o per anomalie nella qualità (ridotta motilità, alterata morfologia, DNA danneggiato) degli spermatozoi prodotti che ostacolano il concepimento.

L’infertilità si distingue decisamente dalla sterilità, che si accerta in differenti scenari:

Le cause sono varie (genetiche, abitudini di vita non salutari, traumi, varicocele non curato), ma un programma di screening e monitoraggio potrebbe aiutare molti uomini a scoprire in tempo le cause e a sottoporsi a opportune ed efficaci terapie.

Lo spermiogramma

Trattasi della principale tecnica diagnostica utilizzata per la valutazione del liquido seminale. Questo esame consente di valutare differenti caratteristiche, quali il volume, il pH, la concentrazione, la morfologia, la motilità e la viscosità. Un valore molto importante che si ottiene con lo spermiogramma è la conta spermatica che rappresenta un primo parametro diagnostico per valutare l’eventuale infertilità, ma questo metodo, oltre che essere costoso e richiedere del tempo, va eseguito in un laboratorio dove l’eiuaculato deve essere consegnato entro 3 ore.

Risulta assai preoccupante che, ad oggi, nonostante le informazioni fornite e i dati allarmanti, il 50% degli uomini italiani non si sottoponga  a visita andrologica, neanche a seguito di una diagnosi di infertilità.

Una risposta molto efficace, pratica ed economica, è stata proposta dai ricercatori del Harvard-affiliated Brigham and Women’s Hospital (BWH) e del Massachusetts General Hospital (MGH) per aiutare gli uomini a riconoscere un eventuale problema di infertilità.

Il test diagnostico a portata di smartphone

Un test diagnostico home-based, più precisamente smartphone-based, permetterà di misurare la qualità del liquido spermatico attraverso la concentrazione e la motilità degli spermatozoi presenti, attraverso un apposito dispositivo che si applica direttamente ad uno smarthphone.

La rivoluzione di questo metodo risiede, oltre che nelle avanzate tecnologie adottate per fabbricarlo, nella comodità dell’esecuzione del test e nella riduzione dei costi.

Hadi Shafiee, l’ideatore di questo progetto rivoluzionario, che fa parte della divisione di ingegneria e medicina presso il Brigham and Women’s Hospital alla scuola di medicina di Harvard, commenta così l’ideazione dello Smartphone-based Sperm Test:

Per eseguire un esame spermiografico gli uomini sono costretti a recarsi in ospedale, esperienza che potrebbe essere fonte di stress e imbarazzo, invece così possono effettuarlo a casa e avere una risposta in cinque secondi e a basso costo.

Il dispositivo in questione, in cui alloggiare lo smartphone, consiste di un sistema ottico per ingrandire l’immagine e di un microchip monouso da inserire in un apposito alloggiamento composto da un’estremità capillare, incisa tra lastre di vetro e un bulbo di gomma (PDMS Polidimetilsilossano), in cui andrà posizionato il campione di sperma. Il team ha inoltre progettato un’applicazione software cone un’interfaccia utente molto semplice e intuitiva, che guida l’utente in ogni fase di esecuzione del test.

Il dispositivo ottico, realizzato tramite una stampante 3D, è leggero e compatto (circa 75 grammi e dimensioni 15,2×8.2×3.4 cm). Il processo di analisi dello sperma si ottiene tramite l’uso di un economico diodo emettitore di luce bianca (LED) che illumina il campione inserito nel microchip, due lenti asferiche, una piccola batteria a basso costo e componenti di cablaggio per collegare il tutto. Il microchip monouso contenente il campione di sperma è posizionato in modo che sia perfettamente focalizzato e il potere risolutivo del sistema ottico sia tra 3 e 10 µm, in modo da poter risolvere le teste degli spermatozoi (che di norma hanno dimensioni tra i 5 e i 7 µm).

Un test a basso costo

Il costo totale per fabbricare il dispositivo insieme al microchip monouso è di soli $4.45, di cui $3.59 per la parte di analisi ottica e $0.86 per l’appendice da inserire dove è conservato il campione di sperma. Ad oggi, il prezzo di uno spermiogramma in un laboratorio italiano è ancora dell’ordine di un centinaio di euro.
Il software utilizzato per l’applicazione smartphone consente di elaborare il campione in circa 5 secondi memorizzando i risultati ottenuti in test successivi per un eventuale monitoraggio nel tempo. È inoltre possibile registrare alcuni videoclip delle varie analisi condotte con una velocità di 30 fotogrammi al secondo (fps) e un FOV massimo di 886 × 886 pixel.

Sviluppi futuri

L’analizzatore smarthphone-based per lo sperma è tutt’oggi ancora in fase di prototipazione in attesa di eseguire test addizionali per l’approvazione del FDA. Shafiee ha sottolineato che questa è una grande innovazione nel suo campo, in quanto supera sia per tempo di svolgimento che per costi i dispositivi già esistenti sul mercato simili al suo. Infatti, il loro principale competitor, lo YO Home Sperm Test della Medical Electronic System, sostiene ancora un costo di $49,95.

 

Fonti e approfondimenti:

“An automated smartphone-based diagnostic assay for point-of-care semen analysis” Manoj Kumar Kanakasabapathy1,Magesh Sadasivam1,*,Anupriya Singh1,*,Collin Preston1,Prudhvi Thirumalaraju1,Maanasa Venkataraman1,Charles L. Bormann2,Mohamed Shehata Draz1,John C. Petrozza2 andHadi Shafiee1,3,
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Informazioni autore

Isabella Vignoli

Ingegnere biomedico, appassionata di medicina e innovazioni tecnologiche . Lavora nell’ambito della qualità e sicurezza sul lavoro.

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