Diagnóstico de enfermedades en tiempo real con teléfonos inteligentes

Los teléfonos inteligentes son capaces de ubicarnos cuando estamos perdidos, enviar fotos y videos a nuestros amigos en cuestión de segundos, e incluso nos ayudan sugiriendo los lugares para ir a cenar en un radio de unos kilómetros. Pero los investigadores de la Universidad de Houston están utilizando teléfonos inteligentes para otra función muy importante: el diagnóstico de enfermedades en tiempo real

Los investigadores están desarrollando un sistema de diagnóstico de enfermedades, que ofrece resultados que se podrían leer utilizando sólo un teléfono inteligente y el agregado de un sensor de us$ 20.

El sistema es la creación de Jiming Bao, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática, y Richard Willson, profesor Huffington-Woestemeyer de Ingeniería Química y Biomolecular. Fue creado a través de becas de los Institutos Nacionales de Salud de EEUU y la Fundación Welch, y fue presentado en febrero en Fotónica ACS.

Este nuevo dispositivo, al igual que prácticamente todos los instrumentos de diagnóstico, se basa en las interacciones químicas específicas que se forman entre algo que causa una enfermedad —un virus o una bacteria, por ejemplo— y una molécula que se une con una sola cosa, como uno de los anticuerpos que luchan contra la enfermedad. Un vínculo que se forma entre una bacteria estreptocócica y un anticuerpo que interactúa sólo con un estreptococo, por ejemplo, puede dar soporte a un diagnóstico irrefutable.

El truco es encontrar una manera de detectar estas interacciones químicas en forma rápida, barata y sencilla. La solución propuesta por Bao y Willson implica un portaobjetos de vidrio simple y una fina capa de oro con miles de orificios en ella.

La creación de esta dispositivo es, en sí mismo, un logro. Esta tarea, dirigida por Bao, comienza con una diapositiva estándar cubierta con un material sensible a la luz conocido como un fotoprotector. El siguiente utiliza un láser para crear una serie de franjas de interferencia —básicamente líneas— en la diapositiva, y luego gira 90 grados y crea otra serie de franjas de interferencia. Las intersecciones de estos dos conjuntos de líneas crea un patrón de rejilla de la exposición UV sobre la resina fotosensible. La resina fotosensible es entonces revelada y lavada.

Si bien la mayor parte de la diapositiva se borra, los lugares rodeados por la intersección de las líneas de láser —los «agujeros» en la red de pesca— permanecen cubiertos formando, básicamente, pilares del fotoprotector.

A continuación, se expone la diapositiva al oro evaporado, que se une al fotoprotector y a la zona limpia que rodea la superficie de cristal. A continuación Bao realiza un procedimiento llamado despegado, que esencialmente lava los pilares de fotoprotección y la película de oro que se les pegó.

El resultado final es un portaobjetos de vidrio cubierto por una capa de oro con filas y columnas ordenadas de orificios transparentes donde la luz puede pasar a través.

Estos agujeros, que miden alrededor de 600 nanómetros de cada uno, son la clave del sistema. El dispositivo de Willson y Bao diagnostica una enfermedad mediante el bloqueo de la luz con un anticuerpo que se une a la enfermedad, más algunos ingredientes adicionales.

Aquí es donde entra en juego Willson, un ingeniero biomolecular conocido internacionalmente. Willson comienza colocando anticuerpos de la enfermedad en los agujeros, donde son inducidos a pegarse a la superficie de cristal. A continuación, hace fluir una muestra biológica sobre la diapositiva. Si la muestra contiene la bacteria o virus que se busca, se unirá con el anticuerpo en el agujero.

Este unión por si sola, sin embargo, no bloquea la luz. «Es probable que lo que se une al anticuerpo no sea lo suficientemente grande y opaco para oscurecer este agujero, así que tienes que encontrar una manera de oscurecerlo», dice Willson.

Willson consigue esto haciendo fluir una segunda ronda de anticuerpos que se unen con las bacterias sobre la diapositiva. Adjunto a estos anticuerpos hay enzimas que producen partículas de plata cuando se exponen a ciertas sustancias químicas. Con este segundo conjunto de anticuerpos ahora unidos a las bacterias en los agujeros, Willson a continuación expone todo el sistema a las sustancias químicas que fomentan la producción de plata.

Unos 15 minutos más tarde se enjuaga la diapositiva. Gracias a las propiedades químicas del oro, las partículas de plata en los agujeros se mantendrán en su lugar, bloqueando completamente la luz.

Aquí es donde el teléfono inteligente entra en juego Una de las ventajas de este sistema es que los resultados se pueden leer con herramientas sencillas. Un microscopio básico que se utiliza en las aulas de la escuela primaria, dijo Willson, proporciona bastante luz y ampliación para mostrar si los agujeros están bloqueados. Con algunos pequeños ajustes, casi seguro que se podría hacer una lectura parecida con la cámara de un teléfono, su flash y una lente acoplable.

Este sistema, a continuación, promete lecturas asequibles y fáciles de interpretar.

«Algunos de los sistemas de diagnóstico más avanzados requieren us$ 200.000 de instrumentación para leer los resultados», dijo Willson. «Con esto, usted puede agregar us$ 20 a un teléfono que ya tiene y ya está».

Todavía hay importantes obstáculos técnicos a despejar antes de que el sistema se ponga en marcha, señaló Willson. Uno de los mayores desafíos es encontrar una manera de conducir las bacterias y virus de la muestra a la superficie de la diapositiva para asegurar los resultados más precisos.

Pero si se superan esos problemas, el sistema podría ser una excelente herramienta para los profesionales en el campo de la salud.

En el sitio de un accidente de trabajo, por ejemplo, en una sola diapositiva los agujeros podrían estar ocupados con moléculas que se adhieran a 10 posibles contaminantes, lo que permite equipos de respuesta para evaluar rápidamente la situación. En las zonas económicamente desfavorecidas, tal sistema podría ser utilizado para cribar grandes grupos de personas por problemas de salud graves y generalizados, como la diabetes.

«Hay una gran cantidad de situaciones en las que una herramienta de diagnóstico asequible, que es fácil de usar y fácil de interpretar, podría ser muy útil», dijo Willson. «Si los dos materiales desechables y su lector son baratos, esto hace que sea mucho más fácil de extender su sistema en el mundo real.»

Fuente: Physorg. Aportado por Eduardo J. Carletti

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