Un grupo multidisciplinario que incluye a la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y la Universidad de Washington en Tacoma ha desarrollado una plataforma novedosa para diagnosticar enfermedades infecciosas en el punto de atención, utilizando un teléfono inteligente como instrumento de detección junto con un kit de prueba en el formato de una tarjeta de crédito. El grupo está dirigido por Brian T. Cunningham, profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática de Illinois; El profesor de bioingeniería de Illinois, Rashid Bashir; y, El profesor David L. Hirschberg de la Universidad de Washington en Tacoma, que está afiliado a Ciencias y Matemáticas, división de la Escuela de Artes y Ciencias Interdisciplinarias.

Los resultados se han publicado en Química analítica , demostrando la detección de cuatro enfermedades respiratorias de caballos, y en Microdispositivos biomédicos , donde se utilizó el sistema para detectar y cuantificar la presencia de Zika, Dengue, y virus Chikungunya en una gota de sangre completa. Los colaboradores del proyecto incluyen al Dr. David Nash, un veterinario y experto equino de práctica privada en Kentucky, y el Dr. Ian Brooks, un científico informático en el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación.

El de bajo costo, portátil, El sistema integrado en teléfonos inteligentes proporciona una solución prometedora para abordar los desafíos del diagnóstico de enfermedades infecciosas, especialmente en entornos con recursos limitados o en situaciones en las que se necesita un resultado de inmediato. La integración de la herramienta de diagnóstico con la tecnología de comunicaciones móviles permite la atención personalizada del paciente y facilita la gestión de la información tanto para los proveedores de atención médica como para los esfuerzos de vigilancia epidemiológica. En tono rimbombante, el sistema alcanza límites de detección comparables a los obtenidos por métodos e instrumentos de laboratorio, en unos 30 minutos.

Una capacidad útil para el diagnóstico humano en el punto de atención (POC) o para un laboratorio veterinario móvil, es probar simultáneamente la presencia de más de un patógeno con un único protocolo de prueba, lo que reduce el costo, ahorra tiempo y esfuerzo, y permite un panel de patógenos, que puede causar síntomas similares, ser identificado.

Las enfermedades infecciosas siguen siendo las principales causas de muerte y discapacidad humanas en el mundo. y con los recientes brotes de infecciones por el virus del Zika, hay una gran necesidad de sencillez, sensible, y pruebas en el lugar de atención fácilmente traducibles. El virus del Zika apareció en el centro de atención internacional a finales de 2015 cuando surgieron pruebas de un posible vínculo entre una epidemia que afectaba a Brasil y el aumento de las tasas de microcefalia en los recién nacidos. El zika se ha convertido en un problema mundial generalizado:la Organización Mundial de la Salud (OMS) documentó el año pasado que, desde junio de 2016, 60 países y territorios informan sobre transmisión continua a través de mosquitos. Adicionalmente, Dado que la infección por el virus del Zika comparte síntomas con otras enfermedades como el dengue y el chikungunya, rápido, Se requiere un diagnóstico preciso para diferenciar estas infecciones y determinar la necesidad de un tratamiento agresivo o cuarentena.

Para el esfuerzo de investigación, los caballos se utilizaron como modelo animal para las enfermedades respiratorias en el hombre y los animales destinados al consumo. Dice el Dr. David Nash:"A menudo, es más fácil desarrollar herramientas de diagnóstico para uso humano si primero se inicia el desarrollo desde el lado animal de las cosas. Muchas enfermedades aparecen primero en los animales, una especie de canario en la mina de carbón ".

Un colaborador clave del proyecto, El Dr. Nash comenta sobre el impacto financiero de los brotes de enfermedades infecciosas en los caballos:"Es costoso para los dueños y entrenadores de caballos, e interrumpe las operaciones comerciales de todos los deportes equinos. Considere esto:el 25 de diciembre, En 2016, un solo caballo en un establo en el hipódromo Fair Grounds Race Course en Nueva Orleans experimentó fiebre y posteriormente desarrolló síntomas neurológicos. El laboratorio de diagnóstico estatal estaba a 160 kilómetros de distancia y estaba cerrado por las vacaciones de Navidad. El resultado final fue un brote de herpesvirus equino-1 (EHV-1) que resultó en la cuarentena de más de 200 caballos en el hipódromo y una pérdida financiera grave para los propietarios de caballos y el propietario del hipódromo. Churchill Downs, Inc. Imagine las consecuencias si alguna vez tuvieran que posponer el Derby de Kentucky debido a un brote de enfermedad ".

La tecnología está destinada a permitir a los médicos diagnosticar rápidamente enfermedades en su consultorio o en el campo, resultando en antes, decisiones de gestión de pacientes más informadas, al mismo tiempo que mejora notablemente el control de los brotes de enfermedades. Un requisito previo importante para la adopción generalizada de pruebas en el lugar de atención al lado del paciente es la disponibilidad de instrumentos de detección económicos, portátil, y poder compartir datos de forma inalámbrica a través de Internet.

El sistema utiliza un teléfono inteligente comercial para adquirir e interpretar imágenes en tiempo real de una reacción de amplificación enzimática que tiene lugar en un chip de microfluidos de silicio que genera fluorescencia verde y muestra una lectura visual de la prueba. El sistema está compuesto por un teléfono inteligente sin modificar y una base portátil impresa en 3D que soporta los componentes ópticos y eléctricos, e interactúa con la cámara trasera del teléfono inteligente.

La aplicación de software que opera en el teléfono inteligente recopila información sobre las pruebas realizadas en la tarjeta de microfluidos, información específica del paciente, y los resultados de los ensayos, que luego se comunican a una base de datos de almacenamiento en la nube.

El Dr. Nash observa que, "Este proyecto cambia las reglas del juego. Este es el futuro de la medicina:profesionales de la salud de primera línea empoderados. No podemos detener los virus y las bacterias, pero podemos diagnosticar más rápidamente. Pudimos demostrar el claro beneficio para la humanidad, así como a los animales, durante la fase de propuesta del proyecto, y nuestros resultados han demostrado nuestra premisa. Próximo, Quiero ir al campo, múltiples sitios, múltiples ubicaciones geográficas, y probar en situaciones del mundo real ".

Fu Sun, estudiante de posgrado y asistente de investigación de la U de I, ve este proyecto como el cumplimiento de uno de sus principales objetivos profesionales:"Ingresé a la escuela de posgrado con la esperanza de hacer un mundo mejor mediante el desarrollo de dispositivos biomédicos que puedan facilitar la prevención eficaz de enfermedades, diagnóstico, o tratamiento. Este proyecto está en línea con mi objetivo, ya que proporciona una solución en el punto de atención para el diagnóstico rápido de enfermedades infecciosas. Conectado a una base de datos en la nube a través de un teléfono inteligente, ayuda a los proveedores de atención médica en el campo a adoptar la era del big data y el Internet de las cosas ".

El sistema representa la única plataforma hasta la fecha que puede multiplexar la detección de dianas virales y de otros ácidos nucleicos en una configuración portátil de punto de atención utilizando una gota de fluido corporal. incluida la sangre entera.

Para el Dr. Nash, la experiencia de trabajar con el equipo de la Universidad de Illinois y otros colaboradores del proyecto fue excelente, como él comenta:"Aquí se creó un equipo diverso. ¡Un grupo de personas inteligentes y perversas! No puedo imaginarme entrar en un proyecto sin ingenieros ahora".