Desarrollan un barbijo con sensores que podría diagnosticar el COVID-19 en 90 minutos
La manera más segura utilizada para detectar a los enfermos con COVID-19 es hasta el momento el análisis llamado PCR (reacción en cadena de la polimerasa, por sus siglas en inglés), a la vez que también se utilizan las pruebas de anticuerpos para determinar si la persona tuvo la infección en el pasado, pero los científicos continúan investigando formas más eficaces, y a la vez rápidas y simples, para detectar la presencia del virus en el cuerpo humano.
En ese sentido avanza una investigación de ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Universidad de Harvard, quienes idearon una mascarilla, con un aspecto de barbijo común, que podría diagnosticar a quienes la usan con COVID-19 en aproximadamente 90 minutos.
Según publicaron los creadores en Nature Biotechnology la máscara contiene sensores muy pequeños y descartables llamados Desbloqueo específico de reportero enzimático de alta sensibilidad (SHERLOCK por sus siglas en inglés). El sistema otorgaría una nueva forma de monitorear la exposición al virus SARS-CoV-2.
Hasta el momento la forma de determinar una infección es a través del PCR que permite detectar un fragmento del material genético de un patógeno. Se trata de un proceso ya utilizado para la detección de otras enfermedades infecciosas. También se llevan a cabo los test de diagnóstico rápido, más sencillos y veloces. En tanto, una prueba de anticuerpos (también conocida como serología) puede indicar si tuvo la infección en el pasado, pero no se pueden usar para una infección en curso.
La PCR es una prueba de diagnóstico que localiza y amplifica un fragmento de material genético que en el caso del coronavirus es una molécula de ARN. Si, tras el análisis en un laboratorio de una muestra respiratoria de una persona sospechosa de estar infectada, la prueba detecta ARN del virus, el resultado es positivo y se confirma que esa persona está infectada por el SARS-CoV-2. Si la técnica de PCR no detecta el material genético del virus, la persona no estaría infectada. Cuando hay una sospecha clínica importante se debe realizar otra prueba para asegurar que el paciente no está infectado por el virus.
También son utilizados los llamados “tests rápidos” que “son pruebas serológicas simples capaces de detectar la presencia de anticuerpos IgM y/o IgG específicos para SARS-CoV-2 sobre soportes cromatográficos. Las ventajas de estos tests residen en la rapidez con las que se obtienen resultados (entre 10 -15 minutos) y que no requieren de equipamientos adicionales”, según informa en su página la ANMAT.
El análisis de PCR fue puesto en duda en marzo pasado por el farmacéutico, bioquímico y biólogo médico especialista en Virología Pablo Goldschmidt, quien publicó un estudio en el que dejó ver que “los resultados positivos de la rRT-PCR revelan la presencia de ARN viral, pero no predicen la virulencia ni la transmisibilidad, ni tampoco descartan infecciones bacterianas o coinfecciones con otros virus”. Para él, “esta confusión pudo haber llevado a considerar la existencia de ‘numerosísimos casos infectados’ cuando en realidad se trataba del número de pruebas con resultados positivos”.
El desarrollo que lleva adelante la Universidad de Harvard se basa en una tecnología de sensores portátiles que comenzó a probarse hace algunos años para el diagnóstico del Ébola y el Zika.
James Collins, profesor de Ingeniería Médica y Ciencia en el Instituto de Ingeniería y Ciencia Médica (IMES) del MIT y el Departamento de Ingeniería Biológica es el autor principal del estudio.
Según la publicación de Nature los sensores están liofilizados, rodeados por un depósito de agua que se libera cuando el usuario presiona un botón, lo que indica que están listos para ser evaluados. Cuando los componentes liofilizados se hidratan, analizan las gotitas acumuladas en el aliento y comienzan a realizar pruebas de COVID-19.
El otro autor principal del estudio, Luis Soenksen, un Venture Builder en la Clínica Abdul Latif Jameel del MIT para Aprendizaje Automático en Salud y un ex postdoctorado en el Instituto Wyss, probó cientos de tejidos diferentes para la máscara. Otro de los investigadores, Peter Nguyen, científico investigador del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard precisó: “Esta prueba es tan sensible como el estándar de oro, las pruebas de PCR altamente sensibles, pero es tan rápida como las pruebas de antígenos que se utilizan para un análisis rápido de Covid-19 “.
En la presentación del trabajo los científicos precisaron de qué se trata su aporte: “la integración de la biología sintética en los dispositivos portátiles podría ampliar las oportunidades para el monitoreo no invasivo del estado fisiológico, estados de enfermedad y exposición a patógenos o toxinas. Sin embargo, el funcionamiento de circuitos sintéticos generalmente requiere la presencia de bacterias vivas diseñadas, lo que ha limitado su aplicación en dispositivos portátiles. Aquí informamos sobre sustratos y textiles ligeros y flexibles funcionalizados con circuitos sintéticos liofilizados sin células, incluidas herramientas basadas en CRISPR, que detectan metabolitos, sustancias químicas y firmas de ácidos nucleicos de patógenos”.
“Los dispositivos portátiles se activan tras la rehidratación de eventos de exposición acuosa e informan la presencia de objetivos moleculares específicos mediante cambios colorimétricos o mediante una red de fibra óptica que detecta salidas fluorescentes y luminiscentes. Los límites de detección de ácidos nucleicos rivalizan con los métodos de laboratorio actuales, como la PCR cuantitativa. Demostramos el desarrollo de una máscara facial con un sensor CRISPR liofilizado para la detección no invasiva y portátil de SARS-CoV-2 a temperatura ambiente en 90 minutos, sin necesidad de la intervención del usuario más que presionar un botón”, aseguraron.
Se trata de un diseño al estilo de barbijos que “son flexibles, elásticos y pueden absorber rápidamente los fluidos salpicados a través de la acción capilar. Las geometrías de clavijas en todo el dispositivo dirigen los fluidos de muestra hacia las redes de papel hidrofílico encerradas que permiten la rehidratación de la reacción”. Cuando actúa “se desarrolla un cambio de color de amarillo a púrpura, tras la exposición al objetivo”.
La investigación fue financiada por la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa; el Grupo de Fronteras Paul G. Allen; el Instituto Wyss; Johnson and Johnson Innovation JLABS; el Instituto Ragon de MGH, MIT y Harvard; y la Fundación Patrick J. McGovern.