El nuevo Lab-on-a-Chip podría permitir pruebas rápidas y fáciles para resfriados, gripe, infecciones urinarias y COVID-19 en el hogar

Crédito: Imperial College London

El chip, desarrollado en Colegio Imperial de Londres y conocido como TriSilix, es un «micro laboratorio» que realiza una versión en miniatura de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en el acto. La PCR es la prueba estándar de oro para detectar virus y bacterias en muestras biológicas, como fluidos corporales, heces o muestras ambientales.

Aunque la PCR generalmente se realiza en un laboratorio, lo que significa que los resultados de las pruebas no están disponibles de inmediato, este nuevo laboratorio en un chip puede procesar y presentar los resultados en cuestión de minutos.

El chip está hecho de silicio, el mismo material que se utiliza para fabricar chips electrónicos. El silicio en sí es barato, sin embargo, es caro procesarlo en chips, lo que requiere fábricas masivas y «extremadamente limpias», también conocidas como salas blancas. Para hacer el nuevo laboratorio en chip, los investigadores desarrollaron una serie de métodos para producir los chips en un laboratorio estándar, lo que redujo los costos y el tiempo de fabricación, lo que podría permitir que se produzcan en cualquier parte del mundo.

El investigador principal, el Dr. Firat Guder, del Departamento de Bioingeniería de Imperial, dijo: “En lugar de enviar hisopos al laboratorio o ir a una clínica, el laboratorio podría llegar a usted en un chip del tamaño de una uña. La prueba se usaría de manera muy similar a como las personas con diabetes usan las pruebas de azúcar en sangre, proporcionando una muestra y esperando los resultados, excepto que esta vez es para enfermedades infecciosas «.

El documento se publica hoy (2 de diciembre de 2020) en Comunicaciones de la naturaleza.

Laboratorio de pruebas de infección en un chip

Crédito: Imperial College London

Hasta ahora, los investigadores han utilizado TriSilix para diagnosticar una infección bacteriana presente principalmente en animales, así como una versión sintética del material genético de SARS-CoV-2, el virus detrás COVID-19.

Los investigadores dicen que el sistema podría montarse en el futuro en dispositivos portátiles de estilo de prueba de azúcar en sangre. Esto permitiría a las personas hacerse la prueba y recibir los resultados en casa para detectar resfriados, gripe, infecciones recurrentes como las del tracto urinario (ITU) y COVID-19.

Ya existen dispositivos de sobremesa para la prueba de infecciones como COVID-19, pero estas pruebas pueden llevar mucho tiempo y ser costosas, ya que el paciente debe ir a una clínica, hacer que un trabajador de la salud le tome una muestra e ir a casa o quedarse en la clínica para Espere. Las personas que abandonan sus hogares cuando no se sienten bien aumentan el riesgo de propagación de un patógeno a otras personas.

Si se valida en muestras humanas, esta nueva prueba podría proporcionar resultados fuera de una clínica, en casa o sobre la marcha en cuestión de minutos.

Prueba de infección de laboratorio en un chip

Crédito: Imperial College London

Los investigadores también dicen que una prueba altamente portátil podría acelerar el diagnóstico de infecciones y reducir los costos al eliminar el transporte de muestras. Tales pruebas podrían ser realizadas por ciudadanos en ausencia de profesionales médicos altamente capacitados; por lo tanto, si necesitan aislarse por sí mismos, pueden comenzar de inmediato sin infectar potencialmente a otros.

Hacer que las pruebas sean más accesibles y más baratas es especialmente importante para las personas de las zonas rurales de los países de bajos ingresos, donde las clínicas pueden estar lejos y ser caras para viajar. Si está disponible para los pacientes, también podría usarse para diagnosticar y monitorear infecciones como las infecciones urinarias, que a menudo reaparecen a pesar de los antibióticos.

La primera autora, la Dra. Estefania Nunez-Bajo, también del Departamento de Bioingeniería, dijo: “Monitorear las infecciones en el hogar podría incluso ayudar a los pacientes, con la ayuda de su médico, a personalizar y adaptar su uso de antibióticos para ayudar a reducir el creciente problema de los antibióticos resistencia.»

Cada lab-on-a-chip contiene un ADN sensor, detector de temperatura y calentador para automatizar el proceso de prueba. La batería típica de un teléfono inteligente podría alimentar hasta 35 pruebas con una sola carga.

A continuación, los investigadores planean validar su chip con muestras clínicas, automatizar la preparación de muestras y avanzar en sus dispositivos electrónicos portátiles. Están buscando socios y financiadores que ayuden a acelerar la traducción de la tecnología para realizar pruebas en entornos con recursos limitados en hogares, granjas o ubicaciones remotas en el mundo en desarrollo.

Referencia: “Micro-qPCR todo en uno de silicona desechable para la detección rápida de patógenos in situ” por Estefania Nunez-Bajo, Alexander Silva Pinto Collins, Michael Kasimatis, Yasin Cotur, Tarek Asfour, Ugur Tanriverdi, Max Grell, Matti Kaisti, Guglielmo Senesi, Karen Stevenson y Firat Güder, 2 de diciembre de 2020, Comunicaciones de la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41467-020-19911-6