Diagnóstico de infecciones víricas partir de las propiedades físicas de los virus
La detección de virus en muestras biológicas suele llevarse a cabo con métodos serológicos o mediante la amplificación de ácidos nucleicos con la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa. Con todo, la elevada tasa de mutación de los virus de ARN requiere adaptar de forma constante estas herramientas diagnósticas para lograr una detección precisa.
Un sensor para medir parámetros físicos de microorganismos
El equipo del proyecto VIRUSCAN, financiado con fondos europeos, desarrolló un método que puede detectar las propiedades físicas intrínsecas de virus como, por ejemplo, su masa y su rigidez. «Las propiedades físicas de los virus están muy conservadas a lo largo de la evolución, ya que regulan su infecciosidad», explica Javier Tamayo, coordinador del proyecto. Los virus protegen su genoma de ácido nucleico con una cubierta proteica (virus sin envoltura) o con una cubierta lipídica y lo liberan tras la interacción con el hospedador. Los estímulos mecánicos del hospedador o los mecanismos víricos intrínsecos pueden cambiar las propiedades físicas de las partículas víricas como la rigidez para ayudar al virus en su entrada. Los avances en sistemas nanomecánicos demuestran el potencial de medir la rigidez y la masa como parámetros independientes a nanoescala. Estos avances permitieron al equipo de VIRUSCAN diseñar y fabricar dispositivos optomecánicos para mediar las propiedades físicas de virus. El sensor desarrollado demostró la capacidad para identificar partículas víricas y bacterias, individuales, así como medir sus parámetros físicos con tan solo ajustar la concentración como tratamiento previo de la muestra.
Bases de datos de bacterias y virus para ayudar al diagnóstico
Los investigadores eligieron estudiar partículas similivíricas que se asemejan a las características biofísicas del SARS-CoV-2, los norovirus, el virus del papiloma humano y el virus del Ébola. A la par del cribado de varios microorganismos en muestras humanas, esto condujo a la creación de dos bases de datos completas de propiedades biofísicas de virus y bacterias. En conjunto, la información no solo permitió al equipo medir la masa y la rigidez de varios virus, sino además relacionar la rigidez y la infecciosidad de viriones. Se prevé que el uso de estas bases de datos como punto de referencia ayude en el futuro a los médicos a diagnosticar infecciones con precisión.
Aplicaciones potenciales y perspectivas futuras de VIRUSCAN
Se espera que la puesta en práctica del dispositivo VIRUSCAN beneficie a los enfermos al posibilitar un diagnóstico rápido y preciso a un coste reducido. El dispositivo contribuirá a evitar la prescripción de antibióticos ineficaces y facilitará tratamientos personalizados para la pronta remisión de la infección. Además, VIRUSCAN puede ayudar a dar una respuesta rápida a situaciones de emergencia como, por ejemplo, los brotes de virus del Ébola y de Zika, lo que minimizaría la propagación de los virus. Las aplicaciones adicionales incluyen el cribado rápido de donaciones de sangre antes de la transfusión y el seguimiento de la resistencia a antibióticos, que se está convirtiendo en una importante amenaza sanitaria. «Nuestro objetivo es mejorar aún más esta tecnología para poder detectar patógenos transmitidos por el aire, incluidos virus como el SARS CoV-2 y esporas de hongos, directamente a partir de la recolección de muestras de aire, como parte de un sistema de alerta que se instalará en entornos críticos, como hospitales, durante pandemias», enfatiza Tamayo. La tecnología no se limita a la identificación de patógenos, sino que puede aplicarse en métodos de nanotecnología para estudiar las propiedades de nanopartículas, así como los sistemas de administración de fármacos basados en nanopartículas. Además, VIRUSCAN podría tener una repercusión positiva en los campos de investigación de la energía y el medio ambiente, así como en la industria alimentaria para supervisar diferentes moléculas como, por ejemplo, proteínas y enzimas.
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