Dispositivo detecta con precisión el cáncer y el VIH

Han-Keun Lee, investigador del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, señala que a menudo los pacientes no se enteran con suficiente prontitud de un diagnóstico confiable. La única forma de hacerlo es poder hacer pruebas con más frecuencia, pero no se refería al laboratorio, sino a traer esos diagnósticos de cáncer a casa.

Los investigadores presentaron el diseño, las pruebas y la demostración de un fluorímetro portátil, de bolsillo, conectado a un smartphone llamado "VPodDuo". El instrumento es capaz de leer la salida de varios ensayos biomoleculares de detección que generan fluorescencia con una sensibilidad similar a la de instrumentos de laboratorio más grandes y costosos.

El VPodDuoss (la 'V' significa virus) puede leer y comparar resultados de una variedad de pruebas para patógenos o biomarcadores asociados al cáncer.

El profesor de Ingeniería Informática Brian Cunningham, PhD, de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, y el profesor de Bioingeniería Xing Wang, PhD, quienes compartieron el diseño y la validación, han logrado resultados prometedores, publicados en julio de 2026 en IEEE Sensors Journal.^¹

El dispositivo puede utilizarse para detectar otras enfermedades, no solo virus sino también cáncer, dijo Wang. También puede usarse para detectar microARN, que se considera un biomarcador para el desarrollo del cáncer.

Muchas pruebas caseras, como las pruebas de antígenos COVID o de embarazo, funcionan produciendo un resultado positivo o negativo simple cuando ciertas moléculas forman una línea visible. Aunque son fáciles de usar y relativamente económicos, pueden tener una sensibilidad limitada y producir resultados inexactos. Lo que Lee, Cunningham y Wang buscaban era reproducir los resultados más sofisticados que provienen de un laboratorio, donde se utilizan instrumentos para leer señales fluorescentes.

La respuesta fue ligera. El problema era encajarla en un dispositivo compacto que no costara miles de dólares. "Queríamos mostrar a la gente que la detección en el punto de atención no está limitada solo por el ensayo, sino que está limitada por el sistema", dijo Wang.

Cuando se trata de ensayos de fluorescencia, técnicas que miden cambios en la intensidad de la fluorescencia para detectar reacciones en muestras, existen muchas formas de realizar la detección. Una técnica común es usar una cámara. "Una cámara es un buen sensor, pero requiere mucha óptica y una alineación precisa. Hace que todo el dispositivo sea voluminoso", dijo Lee.

Wang y Cunningham le dieron a Lee el objetivo de intentar hacer el dispositivo "tan pequeño como los AirPods." "Y quería que eso sucediera", dijo Lee.

Lee utilizó un fotodiodo, un dispositivo semiconductor que convierte la luz en corriente eléctrica. Pero conseguir que funcionara manteniendo el tamaño y los costes bajos y la portabilidad alta fue un reto. El equipo intentaba crear un dispositivo que pudiera medir dos muestras simultáneamente: una prueba y otra de control. Tuvimos que asegurarnos de que estos dos fotodiodos dentro del dispositivo estuvieran calibrados entre sí y dieran las mismas lecturas sin importar qué, para que la prueba que realice te dé un resultado diagnóstico preciso", dijo Lee.

El reto era reducir el fluorómetro a un tamaño de bolsillo, como se ve aquí junto a una funda de AirPod.

No ocurrió de la noche a la mañana. El tiempo entre la primera versión del dispositivo, el VPod, y el VPodDuo actualizado tardó un año y medio solo en el desarrollo, según Wang. Pero cuando lo hacían bien, realmente lo hacían bien.

Analizaron con tres fluorímetros de laboratorio y lograron resultados comparables para el virus del Zika, Staphylococcus aureus, VIH, una secuencia de ADN tumoral circulante asociada al cáncer de pulmón y un biomarcador de microARN asociado al cáncer de pulmón.

Me sorprendió mucho cómo este pequeño dispositivo puede usarse para diferentes tipos de ensayos, dijo Lee. La precisión y la calidad también fueron una grata sorpresa. Una de las cosas sorprendentes fue que este fluorómetro barato que desarrollamos tiene el mismo rendimiento analítico en comparación con equipos de laboratorio muy caros.

David Erickson, PhD, profesor de Ingeniería Mecánica en el Cornell David A. Duffield College of Engineering, Ithaca, Nueva York, que no estaba vinculado a la investigación, reconoce las posibilidades, especialmente dada la dificultad de fabricar un dispositivo tan preciso de este tamaño. Cuando construyes algo pequeño y compacto, especialmente cuando se trata de diagnósticos muy importantes, hay que asegurarte de mantener el mismo nivel de sensibilidad analítica y clínica que se podría obtener en una prueba de laboratorio normal. Me encantaría ver esto y otras cosas madurar para poder hacer que el diagnóstico sea más accesible, económico y rápido.

Aunque el equipo está entusiasmado con los resultados iniciales, aún tienen obstáculos que superar, principalmente una automatización más estricta y un procesamiento de muestras más rígido. Así que el diagnóstico es que empiezas con la muestra, procesas, mezclas con reactivos y los metes en el dispositivo, dijo Lee. He estado trabajando en el dispositivo, que era una pieza que faltaba en todo el flujo diagnóstico, pero estoy volviendo poco a poco a la muestra. Tenemos que empezar de nuevo con la muestra. Una vez que esas piezas estén resueltas, lo que realmente quiero, para ser honesto, es que el dispositivo esté en el mercado, que la gente empiece a usarlo. Supongo que esto es solo el principio y hemos demostrado que es posible. Ahora tenemos que intentar abordar los problemas.

Los investigadores esperan que, en última instancia, este dispositivo ayude a poner fin a las muertes prevenibles, especialmente por cáncer. Hay todas estas terapias diferentes para el cáncer, son excepcionales. "Solo necesitamos poder llevar la tecnología a los pacientes."

Referencia

1. Han Keun Lee; Jongwon Lim; Skye Shepherd; Mi Thi Tra Nguyen; Lucas Akin; Amanda Bacon; et al. Un fluorímetro de bolsillo de doble puerto, conectado a un smartphone, para ensayos moleculares rápidos en el punto de atención. 2026. Revista de Sensores IEEE >Volumen: 26 Número: 14