George Whitesides: Un laborator de mărimea unui timbru poştal

Testele tradiţionale de laborator pentru diagnosticarea bolilor pot fi prea costisitoare şi greoaie pentru regiunile cele mai nevoiaşe. Răspunsul ingenios al lui George Whitesides, la TEDxBoston, este un instrument uşor de utilizat de către oricine şi care poate fi produs cu practic zero costuri.

Problema despre care vreau să vă vorbesc

este de fapt problema

asigurării de servicii medicale

într-o lume în care costul este totul.

Cum se poate face asta?

Paradigma de bază pe care vrem să v-o sugerăm,

pe care eu vreau să o sugerez este

una în care spunem că pentru

a trata bolile trebuie întâi să ştim ce tratăm --

acesta e diagnosticarea -- şi apoi trebuie să facem ceva.

Deci, programul în care suntem implicaţi e ceva ce noi numin

diagnosticarea pentru toţi, sau diagnosticarea cu costuri zero.

Cum putem oferi informaţii cu relevanţă medicală

la un cost cât mai aproape de zero? Cum se poate face asta?

Să vă dau doar două exemple.

Rigorile medicinii militare

nu sunt foarte diferite de cele ale lumii a treia,

resurse puţine, un mediu riguros,

o serie de probleme legate de greutatea mică, şi tot felul de lucruri din astea.

Şi nu prea diferite de cele ale asistenţei medicale la domiciliu,

sau de lumea sistemelor de diagnosticare.

Tehnologia despre care vreau să vă vorbesc

este pentru ţările lumii a treia, pentru ţările în curs de dezvoltare,

dar are, cred, o aplicabilitate mult mai largă,

deoarece informaţia este atât de importantă în sistemul de sănătate.

Puteţi vedea două exemple aici.

Unul este de fapt un laborator cu un standard destul de ridicat în Africa.

Al doilea este un întreprinzător

care vine şi face cine ştie ce pe o masă într-o piaţă.

Nu ştiu ce fel de servicii medicale se oferă acolo.

Dar nu e chiar ce e probabil cel mai eficient.

Care este abordarea noastră?

Modul în care se abordează de obicei

o problemă a micşorării costului,

plecând de la perspectiva Statelor Unite,

este să luăm soluţia noastră,

şi apoi să încercăm să-i reducem costul.

Indiferent cum se face asta

nu vei începe cu un instrument de 100.000 dolari

căruia să-i reduci costul spre zero. Nu o să meargă.

Astfel, abordarea pe care noi am avut-o a fost să o luăm invers.

Să ne întrebăm, "Care e cel mai ieftin lucru posibil

din care am putea să facem un sistem de diagnosticare,

şi să obţinem informaţii utile,

adăugând funcţii?" Ceea ce am ales este hârtia.

Ceea ce vedeţi aici e un prototip.

Are latura de cam un centimetru.

E cam de mărimea unei unghii.

Liniile de pe margini sunt

dintr-un polimer.

E făcut din hârtie, şi desigur hârtia absoarbe fluide.

După cum ştiţi, hârtia, pânza, turnaţi vin pe faţa de masă,

şi vinul se va răspândi peste tot.

Dacă se varsă pe o cămaşă, o distruge.

Asta face o suprafaţă hidrofilă.

Ideea acestui dispozitiv este că se înmoaie

capătul de jos într-un strop de,

în acest caz, urină.

Fluidul se răspândește în acele camere de sus.

Culoarea maro arată cantitatea de glucoză din urină.

Culoarea albastră arată cantitatea de proteine din urină.

Iar din combinarea acestora,

obţinem un un foarte bun indicator pentru un număr de

lucruri folositoare pe care le vreţi.

Acesta e un exemplu de un instrument făcut dintr-o simplă bucată de hârtie.

Acum, cât de simplă poate fi făcută producţia?

De ce am ales hârtia?

Iată un alt exemplu al aceluiaşi obiect, pe un deget

să vedeţi practic cum arată.

Un motiv de a folosi hârtia e pentru că e peste tot.

Noi am făcut acest gen de instrumente folosind

şerveţele şi hârtie igienică

hârtie de împachetat, tot felul de chestii.

Deci capacitatea de producţie există.

Al doilea e că poţi pune multe multe

teste într-un spaţiu foarte mic.

Vă arăt imediat că acest morman de hârtie

ar conţine probabil ceva de genul

100.000 de teste, aproximativ.

Şi în final, un lucru la care nu ne gândim prea mult

în lumea dezvoltată a medicinei,

e că elimină obiectele ascuţite.

Obiecte ascuţite înseamnă ace, obiecte care înţeapă.

Dacă ai luat o mostră de sânge a cuiva

şi acela ar putea avea hepatită C,

atunci nu vrei să faci o greşeală şi să îl înfigi în tine.

Pur şi simplu, nu ai vrea să faci asta.

Deci, cum poţi să scapi de astea? Constituie o problemă peste tot.

Aici pur şi simplu arzi hârtia.

Deci, e un fel de abordare pragmatică

asupra începerii lucrurilor.

Acum, aţi putea spune, dacă hârtia e o idee bună,

cu siguranţă s-au gândit şi alţii la ea.

Şi răspunsul e, desigur, da.

Acea jumătate dintre dumneavoastră, în mare,

care sunteţi femei,

într-un anumit moment aţi făcut poate un test de sarcină.

Şi cel mai obişnuit dintre acestea

constă într-un dispozitiv care arată ca cel din stânga.

E ceva ce se cheamă flux lateral de teste imunologice.

Şi, în acel test despre care vorbeam,

urina, care conţine sau nu

un hormon numit HCG fie se absoarbe

fie nu, pe o bucată de hârtie.

Există două bare. Una indică faptul că testul funcţionează.

Dacă apare şi a doua bară, înseamnă că sunteţi gravidă.

Acesta e un test genial pentru o lume binară.

Ce e drăguţ legat de sarcină

e că ori eşti însărcinată, ori nu.

Nu poţi fi însărcinată parţial sau să te gândeşti la a fi gravidă

sau ceva de genul ăsta.

Deci, în acest caz funcţionează foarte bine.

Dar nu merge prea bine atunci când avem nevoie de informaţii cantitative.

Există şi fâşii de hârtie.

Dar dacă priviţi aceste fâşii, ele sunt pentru

un alt tip de analiză a urinei.

Sunt o groază de culori şi lucruri de genul ăsta.

Ce faceţi cu aşa ceva într-o situaţie dificilă?

Abordarea cu care am început noi, este să întrebăm,

e într-adevăr practic să faci lucruri de genul ăsta?

Şi acea problemă e acum, într-un mod pur ingineresc, rezolvată.

Procedura pe care o avem este pur şi simplu să începem cu hârtia.

O introduci într-un nou tip de imprimantă numită imprimantă cu ceară.

Imprimanta cu ceară face ceva ce arată ca şi tipăriturile.

E tipărire. Îi dai drumul, o încălzeşti puţin.

Ceara se imprimă, se absoarbe în hârtie.

Şi obţii dispozitivul pe care îl doreşti.

Imprimantele costă 800 de dolari acum.

Vor putea tipări, estimăm că dacă ar fi să le foloseşti 24 de ore pe zi

ar face cam 10 milioane de teste pe an.

O problemă rezolvată deci. Acea problemă în particular e rezolvată.

Iată un exemplu de genul de lucru pe care îl vezi.

Aceasta e o bucată de hârtie de 8 pe 12.

Durează cam două secunde să o facem.

Aşa că eu consider asta ca gata făcut.

Mai e o chestiune importantă aici,

şi anume că, din moment ce e o imprimantă,

o imprimantă color, tipăreşte culori. Asta fac imprimantele color.

Vă voi arăta într-o clipă, că e chiar util.

Acum, următoarea întrebare pe care aţi dori să o adresaţi

este ce aţi vrea să măsuraţi? Ce aţi dori să analizaţi?

Iar de ceea ce aţi dori cel mai tare să analizaţi,

suntem la o distanţă destul de mică.

E ceea ce se numeşte "febră de origine nediagnosticată".

Cineva vine în clinică,

are febră, se simte rău, ce are?

Au tuberculoză? Au SIDA?

Au o răceală normală?

Problema triajului. Asta e o problemă dificilă

din motive pe care nu le voi mai menţiona.

Sunt îngrozitor de multe lucruri pe care ai vrea să le deosebeşti.

Şi apoi sunt o serie de boli,

SIDA, hepatită, malarie,

tuberculoză, altele.

Şi lucruri mai simple, cum ar fi îndrumare pentru tratament.

Inclusiv asta e mai complicat decât pare.

Un prieten de-al meu lucrează în psihiatria trans-culturală.

Şi el e interesat de următoarea întrebare:

de ce îşi iau sau nu-şi iau oamenii medicamentele.

De exemplu Dapsone, sau ceva asemănător,

trebuie luat pentru o vreme.

Există o povestioară minunată despre discuţia cu un sătean din India.

Îl întrebi: "Ţi-ai luat Dapsone-ul?" "Da."

"L-ai luat în fiecare zi?" "Da."

"L-ai luat o lună întreagă?" "Da."

Ceea ce voia de fapt să spună săteanul

e că a dat o doză pe 30 de zile de Dapsone

câinelui său, în acea dimineaţă.

(Râsete)

El spunea adevărul. Pentru că

într-o cultură diferită,

câinele este un surogat al tău,

pe urmă "azi", "luna aceasta", "de la anotimpul ploios încoace",

sunt multe oportunităţi pentru interpretări diferite.

O problemă e deci să

îţi dai seama în unele cazuri

de cum să te ocupi de chestiuni care par neinteresante,

cum ar fi conformitatea.

Iată cum arată un test tipic.

Înţepi un deget, iei puţin sânge,

vreo 50 microlitri.

Asta e cam tot ce vei lua.

Pentru că nu poţi folosi sistemele obişnuite.

Nu poţi să îl mânuieşti foarte bine,

cu toate că vă voi arăta ceva despre asta într-o clipă.

Deci, iei picătura de sânge, fără alte manevre.

O pui pe un aparat mic.

Dispozitivul filtrează celulele sanguine, lasă să treacă serul,

şi obţii o serie de culori

acolo jos, la fund.

Iar culorile indică normalul sau prezenţa unei boli.

Dar până şi asta e complicat.

Pentru că pentru dumneavoastră, pentru mine, culori ar putea indica normalul.

Dar până una alta, toţi suferim

de probabil un exces de educaţie.

Ce faci în legătură cu ceva ce necesită

analiză cantitativă?

Soluţia la care ne gândim şi noi,

şi multi alţii,

şi care e extrem de înfloritoare,

şi iată cum apare soluţia universală la orice în zilele noaste,

şi anume telefonul mobil. În acest caz în special, un telefon cu aparat foto.

Le găseşti oriunde, şase miliarde pe lună, în India.

Şi ce trebuie să facem

e să luăm dispozitivul.

Îl înmoi. Obţii culorile.

Faci o poză. Poza este trimisă unui laborator central.

Nu e nevoie să trimiţi doctori.

Trimiţi pe cineva care nu trebuie decât să ia mostra.

Şi în clinică, fie un doctor fie, în mod ideal, un computer

în acest caz, face analiza.

Se pare că funcţionează chiar bine, mai ales când

imprimanta ta color a tipărit barele colorate

care îţi arată cum funcţionează lucrurile.

Aşadar, eu îl văd pe cel care oferă servicii de sănătate în viitor

nu drept doctor,

ci ca o persoană de 18 ani, fără altă slujbă,

care are două lucruri. Are un rucsac plin cu asemenea teste,

şi o lanţetă pentru a lua mostre de sânge din când în când,

şi un AK47.

Acestea sunt lucrurile cu care îşi face treaba.

Mai e şi o altă conexiune foarte interesantă aici.

Şi anume că ceea ce vrem să facem

e să transmitem informaţii utile

prin ceea ce e un sistem de telefonie destul de îngrozitor în general.

Se dovedeşte că există deja o cantitate enormă de informaţii

disponibile pe această temă, de fapt problema modulului de pe Marte.

Cum obţii o vedere exactă a culorii de pe Marte,

dacă lăţimea de bandă pe care o ai la dispoziţie e groaznică?

Răspunsul nu e complicat,

însă nu vreau să îl detaliez aici,

în afară de a spune că sistemele de comunicaţie

pentru această sarcină sunt destul de bine înţelese.

De asemenea, un lucru pe care poate nu îl ştiţi,

e că aptitudinile computaţionale ale acestui obiect

nu sunt chiar aşa de diferite de cele ale

computerului dumneavoastră de acasă.

Acesta e un dispozitiv fantastic, care de-abia începe să fie exploatat.

Nu ştiu dacă ideea de un computer pentru fiecare copil

are vreo logică. Acesta este computerul viitorului.

Asta pentru că acest ecran e deja aici, şi sunt omniprezente.

În regulă, haideţi să vă arăt acum câte ceva despre dispozitive avansate.

Vom începe prin a ridica o mică problemă.

Ce vedeţi aici e un alt dispozitiv de cam un centimetru.

Culorile diferite sunt vopsele de culori diferite.

Şi observaţi ceva ce s-ar putea să vă surprindă

ca fiind interesant,

şi anume că galbenul pare să dispară,

să treacă prin albastru, apoi să treacă prin roşu.

Cum se întâmplă asta? Cum faci ca ceva să curgă prin altceva?

Evident, răspunsul este: "Nu faci asta."

Îl faci să curgă dedesubt şi deasupra.

Întrebarea e acum, cum îl faci să curgă

sub şi peste într-o bucată de hârtie?

Răspunsul e că, de fapt ceea ce faci,

şi detaliile nu sunt prea importante aici,

e să construieşti ceva mai complicat,

iei câteva straturi diferite de hârtie,

fiecare conţinând propriul mic sistem de fluide,

şi le separi prin bucăţi de,

la propriu, scotch dublu pentru covoare,

chestia care se foloseşte pentru a lipi covoarele de podea.

Lichidul va curge dintr-un strat în următorul.

Se distribuie de unul singur, curge prin găurile următoare,

se împrăştie singur.

Iar ceea ce se vede în partea din dreapta-jos acolo

e un exemplu în care o singură mostră

de sânge a fost pusă deasupra,

şi ea a trecut şi s-a distribuit

în aceste 16 găuri de pe fund,

într-o bucată de hârtie, practic arată ca un chip,

groasă cât două file de hârtie.

În acest caz în mod special am fost interesaţi doar de

posibilităţile de multiplicare.

Dar acesta este, în principiu, felul în care rezolvi

problema "febrei de origine neexplicată".

Asta pentru că fiecare din acele pete devine

un test pentru un anumit set de markeri

de boală.

Şi aceta va funcţiona la timpul lui.

Şi iată şi un exemplu de un dispozitiv ceva mai complicat.

Există un chip.

Înmoi un colţ. Lichidul merge în mijloc.

Se auto-distribuie în aceste diferite

bazine sau găuri, şi se colorează.

Totul se face cu hârtie şi scotch pentru covoare.

Cred deci că mai ieftin de atât

nu prea vom putea inova şi realiza ceva.

Mai am una, două ultime povestioare

să vă spune, la finalul acestei prezentări.

Aceasta e una. Unul din lucrurile pe care din când în când

avem nevoie să le facem e să separăm celulele sanguine de ser.

Întrebarea a fost,

aici o facem prin a lua o mostră.

O punem într-un aparat de centrifugare.

O rotim, şi scoatem celulele sanguine. Fantastic.

Dar ce se întâmplă dacă nu există electricitate,

sau aparat de centrifugare, sau altceva?

Ne-am întrebat o vreme cum s-ar putea face asta.

Felul în care, de fapt, se poate face, e cel arătat aici.

Iei un mixer manual,

pe care îl găseşti oriunde. Îi dai jos una din palete.

Apoi iei un tub,

şi îl înfigi în paleta rămasă. Pui sângele în tub. Îl roteşti.

Cineva stă acolo şi îl învârte.

Funcţionează foarte foarte bine.

Noi am spus că am realizat fizica mixerului manual

şi tuburile care se auto-aliniază, şi restul poveştii,

şi am trimis-o la un jurnal ştiinţific.

Eram foarte mândri de asta, mai ales de titul,

care era "Mixerul manual ca aparat de centrifugare".

(Râsete)

L-am trimis, şi s-a întors prin poştă.

L-am sunat pe editor şi l-am întrebat:

"Ce se întâmplă? Cum e posibil aşa ceva?"

Editorul mi-a răspuns, cu un dispreţ teribil,

"Am citit asta.

Şi nu o vom publica, pentru că noi publicăm

doar lucrări ştiinţifice."

Iar aceasta e o chestiune importantă

pentru că înseamnă noi, ca societate,

trebuie să

ne gândim la ce anume preţuim.

Dacă sunt doar lucrări şi articole

despre cercetare în fizică, atunci avem o problemă.

Iată un alt exemplu a ceva ce e --

Acesta e un spectrofotmetru.

Măsoară absorbţia luminii într-un eşantion.

Lucrul interesant despre el este că avem sursa de lumină care pâlpâie

cu o frecvenţă de cam 1.000 de hertzi.

O altă sursă de lumină care detectează acea lumină la 1.000 de hertzi.

În felul acesta se poate folosi acest sistem în miezul zilei.

Funcţionează aproximativ echivalent

cu un sistem care e în jur de

100.000 de dolari.

Acesta costă 50 de dolari. Am putea probabil să îl facem cu 50 de cenţi,

dacă ne-o punem în cap.

De ce nu face cineva deja asta? Răspunsul e:

"Cum poţi face profit, într-un sistem capitalist, făcând asta?"

Interesantă problemă.

Daţi-mi voie să închei prin a spune

că ne-am gândit la asta ca un fel de problemă de inginerie.

Şi ne-am întrebat, care este ideea general ştiinţifică aici?

Am hotărât că vom aborda asta

nu atât de mult în termeni de cost,

ci în termeni de simplitate.

Simplitatea e un cuvânt simpatic. Şi trebuie să ne gândim

la ce înseamnă simplitatea.

Ştiu ce este, dar de fapt nu ştiu ce înseamnă.

Am fost destul de interesat de asta încât să adun laolaltă

câteva grupuri de oameni.

Iar cel mai recent cuprindea câţiva oameni de la MIT,

unul dintre ei fiind un puşti excepţional de inteligent

care e unul din foarte puţinii oameni

pe care îi consider genii autentice.

Toţi ne-am chinuit o zi întreagă să ne gândim la simplitate.

Şi vreau să vă arăt răspunsul acestei

adânci cugetări ştiinţifice.

[E imposibil să îl f**i.] (Râsete)

Într-un fel, deci, primeşti ce ai plătit.

Vă mulţumesc foarte mult.

(Râsete)