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(noticias nanowerk) Los investigadores de Rutgers han desarrollado una forma de detectar la aparición temprana de enfermedades infecciosas mortales utilizando una prueba tan sensible que algún día podría revolucionar el enfoque médico de las epidemias.
La prueba descrita en Avances científicos (“Ensayo digital para la cuantificación electrónica rápida de patógenos clínicos utilizando nanoesferas de ADN”) es un sensor electrónico contenido en un chip de computadora. Utiliza nanoesferas (grupos esféricos microscópicos de partículas más pequeñas de material genético, cada una con un diámetro 1.000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano) y combina esta tecnología con electrónica avanzada.
“Durante la pandemia de COVID, una de las cosas que no existía pero que podría haber detenido la propagación del virus fue un diagnóstico de bajo costo que podría identificar a las personas conocidas como ‘infectados silenciosos’: pacientes que no saben «ellos están infectados porque no muestran síntomas», dijo Mehdi Javanmard, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Escuela de Ingeniería de Rutgers y autor del estudio. “En una pandemia, la localización temprana y precisa de una infección es el Santo Grial. Porque una vez que alguien muestra síntomas (estornudos y tos), ya es demasiado tarde. Esta persona probablemente infectó a 20 personas”.
Javanmard lleva 20 años desarrollando biosensores (dispositivos que monitorean y transmiten información sobre un proceso vital). Durante la pandemia de COVID-19, se sintió descorazonado por la magnitud de las infecciones y la extrema pérdida de vidas. Creía que debía haber una manera de utilizar biosensores como prueba para detectar enfermedades antes.
Trabajando con Muhammad Tayyab, un estudiante de posgrado de Rutgers y coautor del estudio, Javanmard y sus colegas investigadores del Instituto Karolinska en Suecia y de las universidades de Stanford y Yale comenzaron a intercambiar ideas.
«Pensamos: ¿Cómo podemos utilizar nuestra experiencia individual para construir algo nuevo?», dijo Javanmard.
El biosensor desarrollado por el equipo pasa por una serie de pasos. En primer lugar, se centra en la secuencia de ácido nucleico característica de un virus: compuestos químicos naturales que sirven como moléculas principales transportadoras de información en una célula. Debido a que también amplifica cada secuencia de ácido nucleico encontrada en la muestra, se crean muchas más copias, hasta 10.000. Luego agrupa estos miles de motas de ácido nucleico en nanoesferas que son lo suficientemente “grandes” como para ser detectadas.
Las nanoesferas se identifican eléctricamente cuando pasan individualmente a través de pequeños canales que contienen electrodos en lados opuestos. El proceso es similar al proceso en el que las personas pasan individualmente por la seguridad del aeropuerto y se les hacen radiografías una por una.
«Nuestro método consiste en enrollar el material de ácido nucleico viral en una bola de ADN lo suficientemente grande como para ser detectada por un dispositivo de medición celular llamado citómetro electrónico», dijo Javanmard. «Esto nos permite detectar la infección en sus primeras etapas, cuando la concentración aún es muy baja».
El método funciona con muestras de sangre y saliva y se ha demostrado que detecta infecciones tempranas por varios virus, incluido el rinovirus, que causa resfriados, e incluso infecciones bacterianas como la tuberculosis. La tecnología, que ha sido miniaturizada y contenida en un chip de computadora, es lo suficientemente pequeña como para ser portátil y portátil.
Es probable que el beneficio más inmediato, una vez comercializado, sea la eficacia de la prueba para detectar infecciones virales en etapas tempranas. En última instancia, la tecnología también podría usarse para detectar enfermedades bacterianas, así como contaminación bacteriana en los suministros de alimentos y agua, dijo Javanmard.
«Estos patógenos pueden tener consecuencias devastadoras para la economía, los medios de vida y la salud de las personas», afirmó Javanmard. “No debemos dejar de prepararnos para esto. Debemos desarrollar la próxima generación de herramientas para detenerlos. Y eso es exactamente lo que es esta tecnología”.
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