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Advanced nanophotonic point-of-care analysis device for fast and early diagnosis of cardiovascular diseases

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Se detectan biomarcadores sanguíneos de enfermedad cardiovascular a nivel nanoscópico

La creciente demanda de pruebas en el punto de atención sanitaria (POCT) ha dado lugar al desarrollo de la tecnología de análisis PHOCNOSIS para el diagnóstico precoz de las enfermedades cardiovasculares (ECV).

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Salud

La ECV constituye la principal causa de muerte en la UE, con 1,9 millones de muertes al año (el 40 % de todas las muertes) y cuyo coste anual asociado se estima en cerca de 196 000 millones de euros. Sin embargo, la ECV se puede tratar con éxito cuando se detecta de forma precoz y se trata siguiendo las mejores prácticas.

«Nanoataque» doble sobre determinados biomarcadores

«Nuestro proyecto PHOCNOSIS, financiado con fondos europeos, ha diseñado un dispositivo de análisis basado en nanotecnología para el diagnóstico mínimamente invasivo de la ECV», comenta el coordinador del proyecto, Jaime García-Rupérez. Este enfoque se basa en la combinación de la nanofotónica y la micro/nanofluídica. Los elementos sensores del sistema consisten en estructuras nanofotónicas con un tamaño muy reducido y que son capaces de proporcionar una alta sensibilidad. Tal y como explica García-Rupérez: «Esto significa que los chips de análisis pueden contener miles de elementos sensores en un área extremadamente reducida». Para aumentar todavía más la sensibilidad para detectar las concentraciones requeridas de los biomarcadores objetivo, se combinaron los sensores nanofotónicos con un sistema nanofluídico controlado eléctricamente que está basado en la isotacoforesis de la zona de depleción, también conocida como dz-ITP. Esta técnica puede aumentar de manera significativa la concentración de los analitos objetivo en un lugar determinado.

Integración de los dos nanosistemas de cara al futuro

Aunque el funcionamiento de los sistemas nanofluídico y nanofotónico se ha demostrado de manera independiente, no ha sido posible integrarlos durante el período del proyecto. «Al trabajar en su integración, observamos que las señales eléctricas empleadas para controlar el concentrador nanofluídico producían un aumento significativo de las pérdidas ópticas en los sensores nanofotónicos», explica el coordinador. Los investigadores intentaron sin éxito cambiar las señales eléctricas para mantener en funcionamiento el concentrador a la vez que se mantenían unas pérdidas ópticas aceptables. Sin embargo, no fue posible realizar una cantidad suficiente de pruebas durante el tiempo disponible. Irónicamente, los investigadores opinan que este efecto no deseable podría tener aplicaciones en otros escenarios como el procesamiento y el control de señales ópticas. Una vez que los investigadores de PHOCNOSIS logren solucionar estos problemas, esperan ser capaces de desplegar un dispositivo que pueda analizar dos o tres gotas de sangre de un paciente en tan solo diez o quince minutos para diagnosticar los signos precoces de ECV. Otra opción pertinente que fue desarrollada por el equipo de PHOCNOSIS fue utilizar etiquetas fluorescentes con el concentrador, un enfoque con el cual se obtuvieron muy buenos resultados. Se seguirá trabajando en estas líneas de investigación con el objetivo de desarrollar un sistema de bajo coste, compacto y fácil de usar. «Simplemente será necesario depositar la muestra que se desee analizar en un cartucho de análisis e introducir este en la plataforma de análisis automatizado», añade García-Rupérez. Como resumen de la situación actual, cabe destacar que ya se dispone de un prototipo de la plataforma, la cual también podría utilizarse para otras aplicaciones en las que se requiera la detección de concentraciones no tan bajas o de analitos no tan pequeños para otros ensayos, como por ejemplo para la detección de bacterias en la industria alimentaria o la medioambiental. Esto podría lograrse mediante el calibrado del ensayo dirigido por los chips sensores. García-Rupérez considera que la utilización de etiquetas fluorescentes con el sistema de concentración nanofluídica podría tener una aplicación más directa en el campo del diagnóstico médico. «En general, los progresos en los distintos campos de investigación implicados en el proyecto PHOCNOSIS han sido destacables y nos han permitido aprender mucho de cara al trabajo futuro con dispositivos POCT», concluye.

Palabras clave

PHOCNOSIS, ECV, nanofotónico, nanofluídico, enfermedad cardiovascular, chip, pruebas en el punto de atención sanitaria

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