Un dispositivo de los investigadores del Laboratorio Nacional de Los Alamos no es exactamente el escáner médico "tricorder" de Star Trek, pero es un paso en la dirección correcta. El sensor analítico portátil de ingeniería con muestreo automatizado (PEGASUS) es un sensor óptico miniaturizado basado en guía de ondas que puede detectar toxinas, firmas bacterianas, firmas virales, amenazas biológicas, polvos blancos y más, de muestras como sangre, agua, LCR, comida, y muestras de animales.

"La capacidad de detectar patógenos, amenazas biológicas o toxinas, de forma rápida y precisa, sin conocimiento previo del agente, conduciría a mejores resultados de salud humana y ambiental, ", dijo el investigador principal Harshini Mukundan." Este es un paso importante para comprender con qué está lidiando un respondedor de emergencia y brindarle resultados rápidos ".

PEGASUS no requiere personal capacitado o equipo de laboratorio para operar, lo que significa que se puede usar fácilmente en áreas remotas del mundo. Puede discriminar entre firmas bacterianas y virales, permitiendo la elección adecuada del tratamiento, que debería mejorar los resultados de salud de los pacientes y disminuir la propagación de la resistencia a los antimicrobianos, Dijo Mukundan.

El sensor incluye un dispositivo de procesamiento de muestras integrado con pasos prácticos mínimos, con el objetivo de garantizar que cada muestra tenga la calidad necesaria para la detección. "Puede ayudar a resolver el problema de la identificación errónea de biomoléculas, especialmente en el campo, permitiéndonos estar preparados para cualquier posible brote o evento de amenaza biológica, "dijo Mukundan.

"La detección se produce en dos pasos principales, "dijo Kiersten Lenz, un investigador del proyecto. "Primero, la muestra se procesa en un dispositivo de microfluidos, que requiere solo un pequeño volumen de muestra. Próximo, la muestra procesada se carga en el sensor miniaturizado, donde ocurre la detección. El dispositivo de microfluidos y el sensor se pueden empaquetar en un maletín resistente que se puede llevar a cualquier parte del mundo. permitiendo un mayor acceso a esta herramienta de detección ".

"Esperamos que este dispositivo tenga un amplio uso, "Mukundan continuó." Se puede utilizar para detectar infecciones bacterianas en humanos o animales, o brotes en el suministro de alimentos, identificar polvos blancos, detectar la presencia de virus específicos en humanos, animales comida, o agua, identificar posibles agentes biológicos, y más. Por ejemplo, nuestra tecnología puede detectar rápidamente infecciones en el consultorio de un médico, una clínica remota, o un laboratorio. En el caso de infecciones bacterianas, puede discriminar entre grampositivos, -negativo, y fuentes indeterminadas, sin conocimiento previo del tipo de infección, en 15-30 minutos, ", dijo. Para este tipo de infecciones, una vez que se conoce la clase de bacteria, Se pueden elegir los tratamientos adecuados que redundarán en importantes beneficios para la recuperación del paciente. Además, conocer la bacteria exacta involucrada también puede reducir la prescripción de antibióticos de amplio espectro, que puede conducir a la evolución de organismos resistentes a los antibióticos.

Otro impacto potencial está en el campo de la biovigilancia. Dado que el biosensor se puede utilizar en áreas remotas del mundo y puede detectar una variedad de moléculas biológicas de una variedad de fuentes, puede tener impacto en el seguimiento de la presencia de posibles agentes biológicos o brotes. El sensor puede detectar la presencia de biomoléculas de fuentes alimentarias, el suministro de agua, y puede ayudar a identificar polvos blancos desconocidos que se envían por correo en paquetes sospechosos o se derraman en la carretera. Con una mejor vigilancia y seguimiento, podemos estar mejor preparados para posibles brotes, ya que tendremos una mejor comprensión de los agentes específicos en juego.

Cómo funciona

La tecnología del dispositivo se basa en un biosensor óptico de sobremesa basado en guías de ondas desarrollado en Los Alamos. El sistema de detección detecta analitos en una superficie de guía de ondas óptica plana en un campo muy pequeño (~ 200 nm). Para producir el campo de detección, un láser está acoplado en un ángulo crítico de incidencia en la guía de ondas plana, y se produce una reflexión interna total de la luz entre las capas de la guía de ondas, debido a sus diferentes índices de refracción. Esto hace que un campo evanescente se irradie desde la superficie de la guía de ondas, donde se detectan moléculas fluorescentes.