Método diagnóstico basado en birrefringencia

Se ha creado un nuevo método de diagnóstico basado en la birrefringencia, que es la capacidad de las sustancias de cambiar el estado de polarización de la luz. Con este método, los médicos, de todo el mundo, podrían fácilmente, detectar rápidamente y de forma fiable, los microorganismos patógenos.

 

Aunque el concepto detrás de esta nueva tecnología es muy general y parece muy fácil de operar, la base científica que subyace a la invención es extremadamente compleja. El fenómeno de la birrefringencia de la luz polarizada de los cristales líquidos liotrópicos, basados en lípidos, que consisten en estructuras auto-ensambladas de moléculas de grasa en agua.

 

Los científicos del Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH, Zúrich; Suiza) utilizaron fases cúbicas lipídicas que son cristales líquidos, liotrópicos, ópticamente isotrópicos, transparentes (LC), que contienen nanocanales con agua, altamente confinada, en el medio de bicapas lipídicas percolantes siguiendo grupos espaciales definidos. Debido a esta nano-confinamiento, el agua en estos sistemas proporciona un entorno único para las reacciones químicas y enzimáticas.

 

Durante la reacción enzimática con mesoperoxidasa, el producto convertido se cristaliza dentro de los dominios de la mesofase, generando una señal detectable de birrefringencia y se presenta un nuevo principio general de análisis, para la detección de una amplia clase de analitos utilizando dicha birrefringencia como una señal de salida óptica única, sin precedentes. El equipo utilizó la microscopía de luz polarizada y analizó una pequeña cantidad de la fase cúbica bajo luz polarizada cruzada usando un microscopio Axioskop 2 MOT (Zeiss, Oberkochen, Alemania; www.zeiss.com) a 37 ° C. El dispositivo de polarización cuesta veinte francos suizos, que es considerablemente menos costoso en comparación con otros métodos de detección.

 

Mediante la explotación de las reacciones en cascada bienzimáticas o la introducción de un análisis inmunosorbente asociado a  enzimas, basado en la birrefringencia (birrefringente-ELISA), este método se usó para la detección, en tiempo real, de los analitos tomados como ejemplo, como la glucosa y el colesterol, modelos de microorganismos patógenos, Escherichia coli, y virus tales como el Ébola y el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH). El equipo también mostró cómo la misma tecnología permite la detección ocular rápida, con el ojo, de la infección de la malaria a través de la detección in meso de los cristalitos de hemozoína. Los agentes patógenos pueden detectarse muy rápidamente, y se puede recibir un resultado fiable, en menos de una hora.

 

 Raffaele Mezzenga, PhD, profesor y autor principal del estudio, dijo: “El parásito Plasmodium invade eritrocitos y digiere la hemoglobina. El componente hemo, que es tóxico para los parásitos, se cristaliza y por lo tanto tiene superficies inherentemente birrefringentes. Así, que no es necesario marcar con anticuerpos y no se requiere ninguna reacción enzimática”. El estudio fue publicado en la edición de noviembre 2015 de la revista Advanced Functional Materials.

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