Un método con nanoporos detecta solamente el virus de influenza a nivel de una sola partícula

Un equipo de investigadores japoneses ha introducido un concepto novedoso de sensor capaz de discriminar varios tipos de virus de la gripe sin etiquetas utilizando sus propiedades definidas de partículas.

El diagnóstico rápido de la infección por influenza antes de la aparición de los síntomas mejoraría la atención médica al reducir el riesgo de complicaciones graves y prevenir los brotes de enfermedades infecciosas. La sensibilidad y selectividad del sensor son fundamentales para lograr este objetivo, ya que la cantidad de partículas de virus es bastante pequeña en la etapa temprana de la infección.

Para superar el problema del bajo número de partículas, los investigadores de la Universidad de Osaka (Japón) desarrollaron un dispositivo de nanoporo con flujo electroosmótico (movimiento líquido inducido por una corriente eléctrica a través del nanoporo) que aseguraba que el canal poroso pudiese bloquear el paso de partículas no virales. Los nanoporos se diseñaron para tener una estructura de relación de aspecto de bajo espesor y diámetro para brindar sensibilidad adicional a la forma de las partículas y las cargas superficiales. Esto proporcionó pulsos resistivos que contenían un conjunto complejo de información referente, no solo al volumen de las nanopartículas, sino a las múltiples propiedades físicas de las partículas virales intactas.

Para evaluar el conjunto de información, los investigadores emplearon el análisis de patrones de las firmas eléctricas guiado por aprendizaje automático. Esto permitió la detección rápida y la diferenciación simultánea de los subtipos de partículas de virus con una sensibilidad máxima de discriminaciones de partículas individuales. Los resultados demostraron la capacidad de identificar alotipos con 68% de exactitud a nivel de virus único.

“Utilizamos el análisis de aprendizaje automático de las firmas eléctricas de los viriones”, dijo el autor colaborador, Dr. Makusu Tsutsui, profesor asociado de investigación científica e industrial en la Universidad de Osaka. “Al utilizar este enfoque de inteligencia artificial para el análisis de señales, nuestro método puede reconocer una diferencia ligera de forma de onda actual, que los ojos humanos no pueden discernir. Esto permite la identificación de alta precisión de los virus”.

“Nuestras pruebas revelaron que este nuevo sensor puede ser adecuado para su uso en un kit de prueba viral que sea rápido y simple”, dijo el primer autor Akihide Arima, investigador del departamento de química de la Universidad de Osaka. “Es importante destacar que el uso de este sensor no requiere experiencia humana especializada, por lo que se puede aplicar fácilmente como un método de detección en el punto de atención por una amplia variedad de personal de atención médica”.

La técnica de nanoporos para detectar el virus de la influenza se describió en la edición en línea de la revista Scientific Reports del 2 de noviembre de 2018.

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Universidad de Osaka