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Nanotecnología para diagnóstico de enfermedades infecciosas

Actualizado: 31 ago 2023


Según investigadores de la Universidad McGill en Montreal, una nueva herramienta promete acelerar la detección de enfermedades infecciosas.


La plataforma de diagnóstico, llamada QolorEX, fue desarrollada por investigadores de la universidad combinando tecnologías existentes para construir una nueva herramienta para la detección precisa de patógenos en menos de 15 minutos. El dispositivo se probó para detectar varios virus y bacterias respiratorias, incluido el virus de la influenza H1N1 y el SARS-CoV-2. Logró una precisión del 95% en la identificación de COVID-19 y sus variantes en 48 muestras de saliva humana.


La pandemia de COVID-19 ha demostrado la necesidad de pruebas rápidas y precisas que se puedan utilizar fuera de un entorno clínico, ahora hay que pensar más seriamente en el diagnóstico en el punto de atención.


Investigadores de la Cátedra de Investigación de Canadá en Dispositivos Nano-Biosensibles en la Universidad McGill, señalan que la tecnología podría llegar a ser importante para una variedad de aplicaciones médicas, especialmente en áreas de bajos recursos.


El desarrollo de QolorEX fue detallado en un artículo de junio en Nature Nanotechnology.¹


El método de diagnóstico estándar de oro es la prueba de PCR, pero su precisión viene con una compensación. Las pruebas de PCR implican un protocolo largo y requieren una instalación de pruebas centralizada.


Con QolorEX, los investigadores intentaron desarrollar una nueva prueba que logre la precisión de la PCR en una herramienta automatizada que se pueda usar fuera de un centro de pruebas o un entorno hospitalario. Los investigadores vieron la necesidad particular de una herramienta que pudiera usarse en entornos congregados, como aeropuertos, escuelas o restaurantes. El dispositivo es lo suficientemente compacto como para sentarse en una mesa o banco y se puede usar fácilmente en entornos grupales. En el futuro, esperan miniaturizar aún más el dispositivo para hacerlo más escalable para su uso generalizado.


Al requerir solo una muestra de saliva, la herramienta es fácil de usar. A diferencia de las pruebas rápidas actuales de COVID-19, que implican varios pasos, el sistema está automatizado y no requiere mezclar manualmente los reactivos. Después de recolectar una muestra, un usuario toca un botón en un teléfono inteligente o una aplicación de computadora. El dispositivo se encarga del resto.


Evitar pasos adicionales puede reducir los falsos positivos y falsos negativos causados por errores del usuario.


QolorEX puede devolver resultados en 13 minutos, como lo hace una prueba rápida de antígenos. Al igual que una prueba de PCR, el dispositivo utiliza amplificación de ácidos nucleicos. Pero las pruebas de PCR generalmente toman mucho más tiempo. El análisis de la muestra solo toma de 1.5 a 2 horas.


La nueva prueba acelera la reacción inyectando electrones "calientes" excitados por la luz desde la superficie de un sensor nanoplasmónico. Luego, el dispositivo utiliza imágenes y un algoritmo de aprendizaje automático para cuantificar una transformación de color que ocurre cuando hay un patógeno presente.


Los resultados rápidos y confiables hacen que el sistema sea potencialmente apropiado para su uso en lugares como aeropuertos. Anteriormente, los pasajeros tenían que esperar 24 horas para una prueba COVID negativa antes de abordar un avión. Un dispositivo como QolorEX permitiría la detección in situ.


La capacidad de la herramienta para distinguir entre infecciones bacterianas y virales tan rápidamente es "una aplicación que es importante y extremadamente difícil de lograr”


Los investigadores esperan que al entregar resultados rápidamente, el dispositivo ayude a reducir la propagación de enfermedades respiratorias y posiblemente salve vidas.


El principal beneficio de la herramienta es su capacidad para devolver resultados rápidamente mientras tiene bajas tasas de falsos positivos y falsos negativos, es difícil obtener pruebas rápidas que sean sensibles y específicas, en comparación con la PCR.


Aunque QolorEX fue desarrollado para detectar COVID-19 y otras enfermedades infecciosas, los usos del dispositivo no se limitan a los patógenos probados. La herramienta se puede aplicar a una serie de pruebas que actualmente utilizan la tecnología PCR. Los investigadores están considerando varias otras aplicaciones de la tecnología, como el análisis de terapias para patógenos resistentes a los antimicrobianos priorizados por la Organización Mundial de la Salud. La tecnología también puede tener potencial para detectar cáncer e infecciones bacterianas.


Antes de que el dispositivo esté disponible comercialmente, se necesitan más pruebas para validar los resultados, que se basan en un número limitado de muestras que estaban disponibles en un entorno de investigación.


Referencia

  1. AbdElFatah, T., Jalali, M., Yedire, S.G. et al. La amplificación nanoplasmónica en microfluídica permite la cuantificación colorimétrica acelerada de biomarcadores de ácidos nucleicos a partir de patógenos. Nanotechnol. (2023). https://doi.org/10.1038/s41565-023-01384-5

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