Prueba para infecciones Lab-en-un-chip suministra diagnósticos más económicos, rápidos y portátiles

La detección rápida y el diagnóstico de bajo costo juegan un papel crucial en la elección del curso correcto de intervención cuando se trata de patógenos altamente infecciosos. Esto es especialmente importante si el agente causante de la enfermedad no tiene un tratamiento eficaz.

A pesar de que las pruebas in situ, de bajo costo, para enfermedades infecciosas son el santo grial de los diagnósticos con ácidos nucleicos (NA), todavía no existen soluciones portátiles y económicas en el mercado que puedan proporcionar amplificación y detección rápida y verdaderamente portátil para detectarlos.

Los bioingenieros del Colegio Imperial de Londres (Londres, Reino Unido), desarrollaron un transductor trimodal para ácidos nucleicos, de punto de necesidad (PoN), integrado, desechable y de muy bajo costo, conocido como TriSilix, que puede amplificar químicamente y detectar electroquímicamente secuencias específicas cuantitativamente de AN de patógenos en tiempo real. El chip desarrollado es un “micro laboratorio” que realiza una versión en miniatura de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), en el acto. La PCR es la prueba estándar de oro para detectar virus y bacterias en muestras biológicas, como fluidos corporales, heces o muestras ambientales.

TriSilix se puede producir a escala de obleas en un laboratorio estándar y aprovecha las propiedades intrínsecas del semiconductor Si, que se puede utilizar como dispositivo de calentamiento resistivo y termistor simultáneamente. La solución de muestra se puede mantener a una temperatura única y específica (necesaria para la amplificación isotérmica de los AN, como la amplificación de la recombinasa-polimerasa (RPA) o el ciclado entre diferentes temperaturas (con una precisión de ± 1,3°C) para la PCR, mientras que la concentración exacta de los amplicones se miden cuantitativamente y en tiempo real, electroquímicamente. Cada lab-en-un-chip contiene un sensor de ADN, un detector de temperatura y un calentador, para automatizar el proceso de prueba. Una batería de teléfono inteligente típica podría alimentar hasta 35 pruebas con una sola carga.

El equipo realizó un análisis de qPCR del ADN genómico extraído de muestras clínicas de la cepa K10 de Mycobacterium avium subespecie paratuberculosis (MAP). La concentración más baja detectable experimentalmente fue de 20 fg en el ciclo 35, lo que equivale a la detección de una sola bacteria de MAP en la muestra. El equipo también realizó un análisis de qPCR del ADN complementario (ADNc) del SARS-CoV-2, el agente causante del COVID-19. Usando TriSilix, pudieron detectar 1 pg de ADNc de SARS-CoV-2 cuantitativamente, en tiempo real con especificidad contra una secuencia de ADNc de un virus similar (SARS-CoV), en tan solo 20 ciclos de PCR (con una duración de ~ 40 min). Después de 35 ciclos, la diferencia en la señal electroanalítica fue cinco veces, mostrando una clara separación.

Estefania Núñez-Bajo, PhD, ingeniera química y primera autora del estudio, dijo: “Monitorear las infecciones en el hogar podría incluso ayudar a los pacientes, con la ayuda de su médico, a personalizar y adaptar su uso de antibióticos con el fin de ayudar a reducir el problema creciente de resistencia a los antibióticos”. El estudio fue publicado el 2 de diciembre de 2020 en la revista Nature Communications.

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