Como se vio con la pandemia de COVID-19, los métodos de detección que son rápidos, simples, precisos y sensibles son vitales para detectar patógenos virales y controlar la propagación de enfermedades infecciosas. Desafortunadamente, los métodos de laboratorio a menudo requieren personal capacitado e involucran procedimientos complejos. En un nuevo estudio, los investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign combinaron sus esfuerzos para desarrollar un instrumento que se puede conectar a un teléfono inteligente para detectar rápidamente el virus del Zika en una sola gota de sangre.
El virus del Zika se transmite principalmente a través de Aedes aegypti mosquitos Aunque la enfermedad es en gran parte asintomática o produce síntomas leves en los adultos, causa trastornos del desarrollo en los recién nacidos si sus madres se infectan durante el embarazo temprano. Actualmente, el virus circula en más de 87 países, infectando a miles de personas anualmente, lo que requiere mejores pruebas y medidas de control.
«Los virus transmitidos por mosquitos causan enfermedades graves, pero tienen síntomas similares. Si tiene Zika, malaria, dengue o chikungunya, es posible que se presente al médico con fiebre y no sabrá por qué», dijo Brian Cunningham. (Director de CGD/MMG), la Cátedra Intel Alumni Endowed de Ingeniería Eléctrica e Informática. «Pero es importante saber si se trata de zika, especialmente si la paciente es una mujer embarazada, porque las consecuencias para un feto en desarrollo son realmente graves».
Actualmente, las infecciones por el virus del Zika se detectan mediante pruebas de reacción en cadena de la polimerasa realizadas en un laboratorio, que pueden amplificar el material genético del virus, lo que permite a los científicos detectarlo. En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron la amplificación isotérmica mediada por bucle para detectar el virus en las muestras de sangre mediante un enfoque adecuado para las clínicas de punto de atención. Mientras que la PCR requiere de 20 a 40 cambios de temperatura repetidos para amplificar el material genético, LAMP solo requiere una temperatura, 65 °C, lo que facilita su control. Además, las pruebas de PCR son muy sensibles a la presencia de contaminantes, especialmente de otros componentes en una muestra de sangre. Como resultado, la muestra primero se purifica antes de que pueda usarse. Por otro lado, LAMP no requiere ningún paso de purificación de este tipo.
Un cartucho, que contiene los reactivos necesarios para detectar el virus, se inserta en el instrumento para realizar la prueba mientras el instrumento se sujeta a un teléfono inteligente. Una vez que el paciente agrega una gota de sangre, un conjunto de productos químicos abre los virus y las células sanguíneas en cinco minutos. Un calentador debajo del cartucho lo calienta hasta 65 °C. Luego, un segundo conjunto de productos químicos amplifica el material genético viral y el líquido dentro del cartucho emite una fluorescencia verde brillante si la muestra de sangre contiene el virus del Zika. Todo el proceso dura 25 minutos.
«El otro aspecto interesante es que estamos haciendo la lectura con un teléfono inteligente», dijo Cunningham. «Diseñamos un dispositivo con clip para que la cámara trasera del teléfono inteligente esté mirando el cartucho mientras se produce la amplificación. Cuando hay una reacción positiva, ves pequeñas flores verdes de fluorescencia que eventualmente llenan todo el cartucho con luz verde. «
Los investigadores ahora están desarrollando dispositivos similares para detectar simultáneamente otros virus transmitidos por mosquitos y están trabajando para hacerlos aún más pequeños. «Aunque nuestro detector de clip es bastante pequeño, las baterías ocupan gran parte del espacio. En la próxima versión, será alimentado por la batería del teléfono», dijo Cunningham.
El estudio «Instrumento con clip para teléfono inteligente y procesador de microfluidos para la detección rápida de muestra a respuesta del virus Zika en sangre entera usando RT-LAMP espacial» se publicó en la revista. Analista y se puede encontrar en 10.1039/d2an00438k.
El trabajo se llevó a cabo en colaboración con Rashid Bashir (CGD/M-CELS), profesor de ingeniería de Abel Bliss; Enrique Valera, profesor asistente de investigación de bioingeniería; Minh Do, profesor de ingeniería eléctrica e informática financiado por Thomas y Margaret Huang; y William King, profesor de ingeniería eléctrica e informática. El estudio fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud y el programa de Asociación para la Innovación de la Fundación Nacional de Ciencias.
