Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Colorado ha desarrollado una tecnología que puede detectar cantidades extremadamente pequeñas de anticuerpos en la sangre de una persona. Se desarrollan anticuerpos para infectar células o matar patógenos, esencialmente luchando contra una bacteria o virus. Los niveles de anticuerpos en la sangre pueden indicar si esa persona está enferma.

Usando un alambre pequeño que es un cuarto del tamaño de un cabello humano, los investigadores desarrollaron un sensor que puede detectar tan solo 10 moléculas de anticuerpos en 20 minutos. Las pruebas médicas estándar requieren miles de millones o billones de moléculas de anticuerpos para su detección y pueden tardar hasta un día en procesarse.

Este tipo de instrumento rentable podría ayudar a los médicos a tratar enfermedades antes en las personas y podría usarse en entornos de bajos recursos.

Los resultados de la investigación del equipo se publicarán el 15 de abril en Biosensores y bioelectrónica . El estudio, "Un sensor de microalambres capacitivo ultrasensible para respuestas de anticuerpos séricos específicos de patógenos, "se publica por adelantado en línea.

Las limitaciones de las pruebas médicas estándar

En la actualidad, la mayoría de los hospitales y consultorios médicos de EE. UU. utilizan la prueba ELISA para determinar si una persona tiene una infección viral o no. ELISA significa ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas.

Es una prueba común pero la sensibilidad de ELISA es relativamente baja, dijo Brian Geiss, autor principal del estudio y profesor asociado en el Departamento de Microbiología, Inmunología, y Patología. Esto significa que los médicos necesitan una cantidad bastante alta de anticuerpos en la sangre de una persona para obtener un resultado positivo. También suelen pasar de siete a 10 días después de una infección para que se registre la prueba.

Hasta el alambre

Usando lo que Geiss describió como tecnología muy simple, El equipo de investigación unió químicamente proteínas relacionadas con los virus Zika y chikungunya a pequeños cables de oro de bajo costo. Estos virus en particular, junto con el Nilo Occidental y el dengue, son transmitidos por mosquitos infectados. Los laboratorios médicos usan estas proteínas en las pruebas ELISA para buscar anticuerpos que se hayan desarrollado para combatir infecciones.

Próximo, pasaron una corriente eléctrica a través del cable, creando una carga en el cable similar a la de una batería.

Luego, los investigadores agregaron anticuerpos para unirse a las proteínas virales en el cable, lo que aumentó la masa en el exterior del cable. Esto también aumentó la capacidad del cable para mantener la carga. Luego midieron el cambio de masa para cuantificar la cantidad de anticuerpos en la superficie del cable.

Tres investigadores, tres universidades diferentes

La investigación se basa en el trabajo del laboratorio del profesor Chuck Henry en el Departamento de Química. Enrique, un coautor del artículo, y su laboratorio han desarrollado varios Dispositivos electroquímicos económicos durante los últimos 10 años.

Profesor David Dandy, también autor principal del artículo y jefe del Departamento de Ingeniería Química y Biológica, dijo que estaba sorprendido por la sensibilidad del dispositivo.

"Descubrimos que podíamos obtener una especificidad muy alta para confirmar una infección viral, "Dijo Dandy. Además, el equipo de investigación no vio ninguna reacción o reactividad de los anticuerpos dirigidos a otros virus, lo que a veces puede dar lugar a resultados falsos positivos en las pruebas.

Cada uno de los científicos aportó conjuntos de habilidades y experiencia únicas a la mesa para este proyecto, lo que condujo al éxito del grupo.

"Este tipo de proyecto de investigación es algo que ninguno de nosotros podría hacer por nuestra cuenta, "dijo Geiss, agregando, "Sinergizamos nuestros esfuerzos para encontrar nuevas soluciones a los problemas que esperamos que eventualmente se utilicen en entornos clínicos".

El equipo de investigación ahora espera combinar este descubrimiento con la investigación de detección viral que publicaron anteriormente para crear un sistema único que pueda detectar virus y anticuerpos contra los virus en muestras de pacientes.

"Esperamos que pueda usarse para diagnósticos en el lugar de atención, y que se puede desarrollar en un sistema portátil compacto que se puede utilizar en la clínica o en áreas con recursos limitados, "dijo Geiss.

Este tipo de dispositivo también podría usarse en entornos agrícolas para la vigilancia de enfermedades del ganado y la detección ambiental.

Lei Wang, quien recientemente recibió un doctorado de CSU a través de la Escuela de Ingeniería Biomédica y ahora es un becario postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, es el autor principal del estudio.

Jessica Filer, quien recientemente recibió un doctorado de CSU a través del programa de Biología Celular y Molecular, y Meghan Lorenz, un asistente de investigación de pregrado, también son coautores del estudio.