Técnica de detección rápida mejora procedimiento de diagnóstico de enfermedades bacterianas

El lipopolisacárido (LPS) es una endotoxina peligrosa producida por ciertas bacterias y puede desencadenar respuestas inmunes dañinas en los humanos. Sin embargo, los métodos actuales para detectar LPS son lentos y complicados. Para abordar este problema, un equipo de investigación ha propuesto un sistema basado en un quimiosensor fluorescente único que puede detectar LPS en minutos, lo que lo hace ideal para pruebas in situ en hospitales e instalaciones de fabricación farmacéutica.

La pandemia de COVID-19 resaltó la necesidad de métodos de detección de patógenos y toxinas más rápidos. Una de esas toxinas es el LPS, que a menudo se denomina "endotoxinas". Esta molécula se encuentra en la membrana externa de ciertas bacterias y puede ser muy dañina, provocando fiebre, inflamación e incluso insuficiencia orgánica en casos graves. Sorprendentemente, a pesar de su prevalencia, existen muy pocos métodos eficaces para detectar el LPS. El estándar de oro actual, la prueba de lisado de amebocitos de Limulus (LAL), es un proceso manual que requiere mucho tiempo, puede tardar varias horas y es costoso. Otros métodos para la detección de LPS también son lentos o engorrosos, lo que provoca retrasos en la toma de decisiones en entornos sanitarios y farmacéuticos. Investigadores de la Universidad Sophia (Tokio, Japón) han sido pioneros en un método novedoso para detectar rápidamente LPS en muestras líquidas. Su nueva plataforma tiene el potencial de revolucionar la detección de LPS.

En el centro de este sistema de análisis de LPS se encuentra un quimiosensor fluorescente ratiométrico llamado Zn-dpa-C2OPy. Este compuesto fue diseñado para unirse selectivamente al LPS y muestra propiedades fluorescentes únicas. Cuando no está unido al LPS, forma pequeñas vesículas esféricas que emiten luz con una longitud de onda específica al exponerse a los rayos UV. Sin embargo, en presencia de LPS, el quimiosensor forma agregados complejos con la toxina en la solución. Estos agregados de quimiosensor-LPS emiten luz en una longitud de onda diferente cuando se exponen a los rayos UV, y su presencia se confirma mediante mediciones espectrométricas. Para permitir la detección de LPS de alto rendimiento, los investigadores combinaron el quimiosensor con un sistema de análisis por inyección de flujo (AIF) y un fluorofotómetro personalizado de doble longitud de onda. Este sistema permite mezclar fácilmente una muestra líquida con el quimiosensor y luego el fluorofotómetro analiza la mezcla para medir los cambios de fluorescencia en respuesta al LPS. Comparando las intensidades de fluorescencia, se puede estimar la concentración de LPS en la muestra. Una de las grandes ventajas de este sistema es su rapidez, ya que sólo tarda un minuto desde la recogida de la muestra hasta la obtención de los resultados, teniendo capacidad para procesar 36 muestras por hora, lo que lo hace excepcionalmente rápido y eficiente.

Además, el sistema de análisis basado en quimiosensores es altamente sensible y estable para cuantificar LPS, con un límite de detección de 11 pM (picomolar), superando otros métodos reportados para la detección de LPS. El sistema también es sencillo y respetuoso con los animales, a diferencia de los métodos de detección de LPS convencionales que utilizan recursos animales y pueden dañarlos. Esto lo convierte en un excelente candidato para pruebas prácticas y eficientes en el punto de atención para detectar LPS y contaminación bacteriana en agua, muestras clínicas o farmacéuticas. Con mayores avances en este campo, se puede minimizar la amenaza de las endotoxinas, aumentando la seguridad en los hospitales y mejorando los procedimientos de diagnóstico de enfermedades bacterianas.

"Con base en esta investigación, se desarrollará un monitor de endotoxinas en línea que estará disponible para su uso en situaciones de la vida real", dijo Takeshi Hashimoto de la Universidad Sophia. "Un monitor de este tipo podría instalarse en sitios de producción farmacéutica, camas de hospitales y unidades de cuidados intensivos para monitorear continuamente la concentración de endotoxinas en productos farmacéuticos, como el agua para inyección o la sangre de pacientes infectados".

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