Un deseo por un más simple Una forma más barata de realizar pruebas de laboratorio comunes para los diagnósticos médicos y de evitar "lavar los platos" llevó a los investigadores de la Universidad de Connecticut a desarrollar una nueva tecnología que reduce el costo y el tiempo.

Su tecnología basada en pipetas también podría ayudar a que ciertas pruebas médicas estén disponibles en áreas rurales o remotas donde los métodos tradicionales podrían ser prohibitivamente costosos y complicados de realizar.

La prueba de punta de pipeta impresa en 3D desarrollada por los investigadores aprovecha lo que "ha sido durante mucho tiempo el estándar de oro para medir proteínas, patógenos, anticuerpos y otras biomoléculas en matrices complejas, ", dicen. El método todavía emplea el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas, también conocido como ELISA, pero por una ruta diferente. Detallaron sus hallazgos en un artículo publicado recientemente en línea en Química analítica .

Durante 30 años o más, Se ha utilizado ELISA para analizar sangre, células y otras muestras biológicas para todo, desde ciertos cánceres hasta el VIH, desde la enfermedad de Lyme hasta la anemia perniciosa.

Las pruebas de ELISA tradicionales se realizan en placas con 96 micropocillos; cada pozo funciona como una cámara de prueba separada donde las muestras se pueden combinar con varios agentes que luego reaccionarán con la muestra, típicamente cambiando de color. Luego, los técnicos pueden analizar si una muestra contiene indicadores de una enfermedad o afección en particular, según la intensidad del color producido durante la reacción.

Si bien es eficaz y preciso, el equipo que se utiliza para ejecutar ELISA es costoso (a menudo cuesta miles de dólares instalarlo en un laboratorio) y requiere capacitación especializada para realizar las pruebas, ya que las técnicas inadecuadas pueden dar lugar a resultados incorrectos. Los agentes utilizados en las pruebas reales, por lo general varias formas de anticuerpos, también pueden ser costosos.

Como muchos laboratorios de investigación, El laboratorio de química de James Rusling donde el asistente de investigación Mohamed Sharafeldin y su colaborador principal, Karteek Kadimisetty '18 Ph.D., llevó a cabo su trabajo, no tiene una lavadora ELISA automatizada, lo que significa que las placas que se utilizan para las pruebas deben lavarse manualmente, un proceso difícil y que requiere mucho tiempo.

"Las técnicas de lavado ELISA tardan una eternidad, "dijo Sharafeldin, quien actualmente está cursando su doctorado en química. "Es muy duro, especialmente en un laboratorio como el nuestro. No tenemos ese tipo de lavadoras sofisticadas ".

Cuando Kadimisetty estaba ejecutando ELISA un día, Él mencionó, "Desearía que hacer ELISA fuera tan simple como pipetear". Ese comentario casual fue el ímpetu de lo que siguió:un diseño para un adaptador impreso en 3D para pipetas de uso común que podría ejecutar una prueba ELISA directamente en la punta de la pipeta, sin la necesidad de una placa ELISA tradicional y el costoso equipo que la acompaña.

Cada punta de pipeta de un solo uso representa un micropocillo en una placa ELISA; los investigadores también diseñaron una versión de múltiples puntas que permite pipetear ocho puntas al mismo tiempo. Las puntas encajan perfectamente en la mayoría de las pipetas utilizadas en el laboratorio, lo que hace que la manipulación de fluidos sea mucho más fácil que con la placa ELISA estándar.

"No queríamos hacer un gran cambio en el ELISA tradicional; solo hicimos ingeniería, cambios controlados, "Dijo Sharafeldin." Entonces, lo básico es lo mismo. Usamos los mismos anticuerpos a las mismas concentraciones que usan con ELISA convencional o tradicional, por lo que estamos usando los mismos protocolos. Todo lo que se pueda ejecutar mediante ELISA normal se puede ejecutar con esto, con la ventaja de ser menos costoso, mucho más rápido y accesible ".

Los investigadores probaron las puntas de las pipetas en muestras de pacientes con cáncer de próstata y encontraron que los resultados de las pruebas de las puntas no solo eran tan precisos como las pruebas ELISA, pudieron realizar las pruebas con una décima parte de la cantidad de agente de prueba, lo que redujo significativamente el costo total de la prueba, y en una fracción del tiempo. Las pruebas realizadas por diferentes usuarios con diferentes niveles de habilidad finalmente demostraron los mismos resultados.

Los micropocillos de placa ELISA tradicionales contienen 400 microlitros de líquido cada uno, pero las reacciones necesarias para medir los resultados de las pruebas solo ocurren en las paredes de plástico del pozo. Mientras que las puntas ELISA impresas en 3D tienen solo 50 microlitros, el diseño del depósito dentro de la punta aumenta drásticamente el área de superficie donde ocurren las reacciones, Permitir a los investigadores utilizar una cantidad mucho menor de los costosos anticuerpos utilizados para realizar la prueba, y reducir significativamente el tiempo necesario para procesar la prueba y leer los resultados.

"Aquí tenemos una cámara donde ocurre la reacción en todos los puntos, "Sharafeldin dijo, refiriéndose al diseño de la punta de la pipeta. "Esto reduce el tiempo del ensayo, que es algo importante, porque el ensayo ELISA tarda de cinco a ocho horas en ejecutarse. Este se puede ejecutar en 90 minutos ".

Las puntas de pipeta tampoco requieren un lector de placas costoso o sofisticado para determinar los resultados de la prueba, como lo hacen las pruebas ELISA. En los ensayos con muestras de cáncer de próstata, Los resultados de la punta de la pipeta se leyeron con precisión tomando una foto de un teléfono celular y usando una aplicación gratuita que mide las intensidades de color en la imagen.

El beneficio, Sharafeldin dijo:es que el usuario que realiza la prueba con las puntas de pipeta no tiene por qué ser un científico; solo necesitan instrucciones de pipeteo sencillas, luego, tomar una fotografía y enviársela a un técnico que podría leer los resultados de forma remota para ayudar a hacer un diagnóstico, lo que podría proporcionar nuevas, opciones de prueba de menor costo en áreas rurales o aisladas donde establecer un laboratorio ELISA tradicional resultaría desafiante y costoso.

Si bien se necesitan pruebas de muestra adicionales, Sharafeldin es optimista sobre el potencial futuro del diseño de la punta de pipeta para reducir costos. También está colaborando con ingenieros para diseñar un sistema automatizado pipeta asistida por vacío que facilitaría aún más el uso de las puntas de pipeta y la realización de pruebas ELISA, y estaría disponible por un costo significativamente menor que el equipo ELISA tradicional.