Un nuevo sensor detecta enfermedades infecciosas en seis minutos
El proyecto PoC-ID ha desarrollado unos nuevos sensores microelectrónicos para un dispositivo de sobremesa de diagnóstico inmediato «in vitro» (PoC-ID, por sus siglas en inglés). «La plataforma puede beneficiar a los pacientes al ofrecer un diagnóstico rápido y un tratamiento adecuado, lo que reduce además los costes sanitarios», subraya la doctora Tanja Braun, coordinadora del proyecto. Las aplicaciones del dispositivo PoC-ID incluyen el diagnóstico, la supervisión de las respuestas terapéuticas, la investigación de la interacción patógeno-hospedador y la medicina personalizada. Es más, el dispositivo puede adaptarse fácilmente a una variedad de funciones de biodetección como, por ejemplo, el seguimiento sanitario, la vigilancia ambiental o el análisis de calidad de los alimentos. El equipo del proyecto desarrolló el innovador prototipo PoC para el diagnóstico de la infección por el virus sincitial respiratorio (VSR), especialmente en niños. En comparación con el estándar actual centrado únicamente en la detección de patógenos, el dispositivo utiliza un método innovador al cuantificar tanto el patógeno infeccioso como la respuesta del hospedador. Esto permite diferenciar patógenos causales clínicamente relevantes de patógenos que pueden estar presentes pero que no son perjudiciales. Los nuevos sensores emplean una combinación de nanomembranas y moléculas de unión desarrolladas mediante ingeniería molecular (L-aptámeros). El equipo del proyecto los empleó para lograr que la respuesta de un transistor de efecto de campo de grafeno (BioGrFET, por sus siglas en inglés) y un sistema microelectromecánico (BioMEMS, por sus siglas en inglés) sea altamente específica para las dianas biológicas. Se desarrollaron L-aptámeros para tres moléculas diana identificadas, que son inducidas en las secreciones respiratorias tras la infección por el VSR. Una de ellas es la interleucina 8, un factor de respuesta del hospedador. La inmovilización de los L-aptámeros se logró a través de una nanomembrana de carbono (CNM, por sus siglas en inglés), que ajusta la respuesta de un BioGrFET de ultra sensibilidad que cubre el rango clínicamente más relevante de la interleucina 8. Asimismo, se examinó el valor clínico de marcadores inflamatorios presentes en el hisopo nasofaríngeo durante la infección por el VSR. «Es más, se corroboró que la interleucina 8 era un biomarcador útil para diferenciar entre niños con enfermedad moderada y grave a la hora de determinar quién necesitaba tratamiento complementario en un hospital», explica la doctora Braun. Los costes de los nuevos sensores desechables son bajos, ya que no se requiere ningún costoso tampón activo biológicamente ni enzimas para su detección. Además, a grandes volúmenes, los gastos serán muy bajos gracias al diseño del flujo de producción microelectrónico. «La detección es rápida y multiplexada debido a la lectura eléctrica paralela», apunta la doctora Braun. Gracias a la integración de sensores, lectores electrónicos y microfluídica en una plataforma de diagnóstico inmediato de fácil manejo, se han logrado nuevos avances en términos de usabilidad y velocidad de análisis de datos. Se han presentado dos solicitudes de patente internacionales sobre la inmovilización de oligonucleótidos en las CNM. El uso de CNM recubiertas de aptámeros, que se unen firmemente al grafeno, no solo permite mantener los aptámeros unidos a la superficie del grafeno, que de otro modo no podría ser funcionalizado sin perder sus excelentes propiedades eléctricas, sino que además mantiene la afinidad de diana de los aptámeros. Además, se presentó una solicitud de patente sobre el L-aptámero de unión a interleucina 8. El empleo de esta molécula ha permitido lograr la prueba de concepto relativa a la posibilidad de detectar una biomolécula con el sensor BioGrFET mediante el uso de un nanointerpositor basado en un CNM. La doctora Braun resume la importancia de este sensor innovador prestando especial atención a su aplicación clínica: «La nueva plataforma favorecerá la prevención y el control de la propagación de patógenos y permitirá un tratamiento más rápido y personalizado del paciente».
Palabras clave
PoC-ID, sensor, nanomembrana de carbono (CNM), virus sincitial respiratorio (VSR), aptámero, transistor de efecto de campo de grafeno biológicamente activo (BioGrFET), terapia, spiegelmer, medicina personalizada
