Desarrollan dispositivo para diagnóstico rápido de patógenos

Un novedoso dispositivo basado en nanotecnología puede detectar los patógenos como el Ébola y otros virus de fiebres hemorrágicas, rápidamente y en el sitio.

Un equipo de investigación, dirigido por el profesor de ingeniería biomédica Selim Ünlü de la Universidad de Boston (Boston, MA, EUA) y John Connor, profesor de microbiología médica, está desarrollando el nuevo dispositivo. Los métodos convencionales de detección de virus fluorescentes a base de etiquetas requieren equipos costosos de laboratorio, preparación significativa de las muestras, tiempos de transporte y procesamiento y una formación extensa por parte de los usuarios. Una solución para el diagnóstico de patógenos, y por lo tanto, también para el tratamiento y la contención, puede provenir de este dispositivo-un sistema fotónico, en escala de chip, que no usa etiqueta, rápido que puede proporcionar una detección asequible, sencilla, exacta, en el sitio, también en los países con recursos limitados.

La primera demostración del concepto, publicada en 2010 y desarrollada por un grupo dirigido por el Prof. Ünlü, en colaboración con Bennett Goldberg, profesor de física en la UB, mostró la capacidad de identificar y medir el tamaño de partículas individuales del virus H1N1. Ahora, después de 4 años de perfeccionamiento de la instrumentación, con la colaboración del grupo del profesor Connor y los investigadores de la Rama Médica de la Universidad de Texas, el equipo ha demostrado la detección simultánea de múltiples virus en muestras de suero sanguíneo, incluyendo virus modificados genéticamente para imitar el comportamiento de los virus Ébola y Marburgvirus.

“Otros han desarrollado diferentes sistemas que no usan marcas, pero ninguno ha sido tan exitoso en la detección de partículas virales a nanoescala en medios complejos”, dice el profesor Ünlü, en referencia a muestras típicas (por ejemplo, la sangre no procesada) que contiene una mezcla de virus, bacterias y proteínas. Y añadió: “Aprovechando la experiencia en biosensores ópticos y en enfermedades de fiebre hemorrágica, nuestro esfuerzo de investigación colaborativa ha producido un dispositivo altamente sensible”. Además, el sistema requiere poco o ningún tiempo de preparación de la muestra y entrega respuestas en aproximadamente 1 hora. “Al reducir al mínimo la preparación de muestras y la manipulación, nuestro sistema puede reducir la exposición potencial de los trabajadores de atención de salud”, dijo el profesor Connor, “Y mediante la búsqueda de varios virus al mismo tiempo, los pacientes se pueden diagnosticar con mucha más eficacia”.

El prototipo de sensor de imagenología de reflectancia interferométrica—de una sola partícula (SP-IRIS), del tamaño de una caja de zapatos, que funciona con baterías, -- detecta haciendo brillar luz de fuentes LED, de varios colores, sobre nanopartículas virales atrapadas sobre la superficie del sensor por un revestimiento de anticuerpos específicos contra el virus. La interferencia de la luz reflejada, desde la superficie, es modificada por la presencia de las partículas, produciendo una señal definida que revela el tamaño y la forma de cada partícula. El sistema es capaz de una alta eficiencia, dado que la superficie del sensor es muy grande y puede capturar las respuestas reveladoras de hasta un millón de nanopartículas.

En colaboración con BD Technologies (Research Triangle Park, Carolina del Norte, EUA) y la nueva empresa NexGen Arrays (Boston, MA, EUA), el equipo está trabajando en hacer de SP-IRIS un instrumento más robusto, listo para el terreno y rápido - idealmente dando resultados en 30 minutos-a través del desarrollo adicional de la tecnología y ensayos preclínicos. Actualmente, se están ensayando dispositivos SP-IRIS en varios laboratorios, incluyendo un laboratorio de nivel de bioseguridad 4 (BSL-4) de la Rama Médica de la Universidad de Texas, equipado para trabajar con virus hemorrágicos. Otras pruebas serán realizadas en el NEIDL de la Universidad de Boston, una vez que su instalación reciba la aprobación de BSL-4. En base a la tasa actual de progreso, el instrumento podría estar listo para entrar en el campo dentro de 5 años.

La investigación por Daaboul GG et al., apareció en la revista ACS Nano de mayo de 2014.

Enlace relacionado:

Boston University

BU National Emerging Infectious Diseases Laboratories (NEIDL)

NexGen Arrays

BD Technologies