I ricercatori del Korea Institute of Materials Science (KIMS), in collaborazione con il Seoul St. Mary’s Hospital, hanno sviluppato un sensore plasmonico in grado di diagnosticare l’osteoartrite e l’artrite reumatoide in soli 10 minuti, utilizzando il liquido sinoviale. Lo strumento distingue le due patologie e valuta la gravità dell’artrite reumatoide con una precisione superiore al 98%. I dettagli di questo nuovo strumento diagnostico sono stati pubblicati sulla rivista Advanced Healthcare Materials.
La nuova piattaforma diagnostica migliora i metodi tradizionali come radiografie, risonanza magnetica ed esami del sangue, che richiedono molto tempo, sono costosi e spesso non conclusivi nelle fasi iniziali della malattia. “Nonostante le differenze fisiopatologiche, queste malattie condividono caratteristiche sovrapposte che complicano la diagnosi, rendendo necessari strumenti diagnostici precoci, più accurati ed economici”, hanno scritto i ricercatori. Per il nuovo strumento, il team ha utilizzato la spettroscopia Raman amplificata da superfici, comunemente chiamata SERS, e ha sviluppato un metodo diagnostico che utilizza un sensore composto da una nanostruttura d’oro su carta ad alto assorbimento di umidità. I dati dell’analisi SERS sfruttano l’intelligenza artificiale e vengono elaborati utilizzando un algoritmo di apprendimento automatico basato su una macchina a vettori di supporto, in grado di differenziare la tipologia di malattia e i livelli di gravità in base alle tracce di biomarcatori.
In uno studio clinico condotto su 120 pazienti, lo strumento ha raggiunto un’accuratezza superiore al 94% nel distinguere tra osteoartrite e artrite reumatoide e un’accuratezza superiore al 95% nel valutare la gravità dell’artrite reumatoide. Il team ha ottenuto questo risultato valutando gli spettri Raman di campioni di liquido sinoviale e correlando questi dati con i risultati ematologici e con biomarcatori metabolici. Questa ricerca si basa su precedenti indagini sulle differenze metabolomiche nel liquido sinoviale nei pazienti affetti da artrite. Il liquido sinoviale, che bagna le articolazioni, contiene oltre 1.000 metaboliti diversi e riflette la salute delle articolazioni in modo più diretto rispetto agli esami del sangue.
L’approccio del team sfrutta i vantaggi della SERS, una tecnica in grado di rilevare segnali molecolari minuti, in combinazione con algoritmi matematici per migliorare l’interpretazione e l’accuratezza del segnale. “L’identificazione di metaboliti che mostrano correlazioni significative con le caratteristiche spettrali Raman associate all’artrite dovrebbe fornire preziose informazioni sulla scoperta di biomarcatori, aumentando così il potenziale per una diagnosi precoce e accurata dell’artrite”, hanno scritto i ricercatori. I ricercatori hanno osservato che i potenziali benefici di questo nuovo metodo diagnostico risiedono nella sua semplicità, velocità e accuratezza. Il metodo richiede una preparazione minima del campione e può essere somministrato in ambito clinico senza apparecchiature di imaging avanzate.
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