Las pruebas PCR, también llamadas pruebas moleculares o pruebas de ácido nucleico, se consideran el estándar de oro para detectar la presencia del SARS-CoV-2, el virus que da origen al COVID-19. Sin embargo, pueden demorar algunos días en procesarse, lo que resulta en una cuarentena innecesaria para las personas negativas o demoras para aquellos que requieren prueba de prueba negativa para viajes u otros compromisos. Las pruebas rápidas de detección de antígenos, por otro lado, son convenientes, pero menos confiables que las pruebas de PCR.

Para cerrar la brecha entre la precisión y la conveniencia, los investigadores de Penn State han desarrollado una plataforma de prueba en el hogar basada en saliva que puede proporcionar resultados en 45 minutos. En las pruebas preliminares, la plataforma detectó el virus causante de la COVID con el mismo nivel de sensibilidad que las pruebas PCR. Sus resultados se publicaron esta semana en ACS Sensors.

"Los resultados de las pruebas de PCR tardan aproximadamente una hora en desarrollarse en un laboratorio, pero hay que tener en cuenta el tiempo que lleva enviar la muestra a un laboratorio y que el laboratorio la procese", dijo el investigador principal Weihua Guan, profesor asociado de ingeniería eléctrica. ingeniería y de ingeniería biomédica en la Facultad de Ingeniería de Penn State. "Queríamos crear una alternativa viable a la PCR para que la gente la use en casa, sin tener que soportar la prueba nasal invasiva".

Guan y su equipo desarrollaron un kit de prueba del tamaño de la palma de la mano, donde una persona escupe en un cartucho y lo inserta en la plataforma de procesamiento. En 45 minutos, los resultados de las pruebas se envían a una aplicación de Android personalizada desarrollada por los investigadores.

La plataforma utiliza amplificación isotérmica mediada por bucle de transcripción inversa, o RT-LAMP, para detectar el virus. El dispositivo de prueba primero calienta la saliva a 203 grados Fahrenheit, la temperatura a la cual las capas de partículas virales se rompen y liberan su material genético. Luego, el material genético se mezcla con reactivos preempaquetados en un cartucho de microfluidos. Finalmente, la muestra se enfría a 149 grados Fahrenheit, lo que desencadena otra reacción química en la que unas pocas moléculas virales se multiplican en miles de millones de copias, lo que facilita la identificación del virus. Si el virus está presente en la muestra de saliva, el usuario recibirá un resultado positivo en la aplicación de su teléfono inteligente conectado.

Para probar la configuración, Guan y su equipo infundieron muestras de saliva humana compradas comercialmente con partículas del virus SARS-CoV-2 inactivadas y analizaron las muestras en el prototipo. También probaron un par de muestras clínicas. La plataforma determinó con precisión si cada muestra era positiva o negativa para el virus.

"Probamos cientos de muestras simuladas y controlamos la cantidad de partículas de COVID en cada una", dijo Guan. "Nuestra plataforma demostró ser muy sensible a la presencia del virus tanto en las muestras clínicas como en las simuladas, con los estándares establecidos por la prueba PCR como nuestro punto de referencia".

Los investigadores dijeron que planean continuar probando su plataforma con más muestras clínicas de COVID a través de una colaboración con Yusheng Zhu, director médico del Laboratorio de Química Clínica y Pruebas Automatizadas en el Centro Médico Milton S. Hershey de Penn State.

Además de más pruebas clínicas, los investigadores también están trabajando para mejorar la corta vida útil de la prueba, ya que las enzimas en el prototipo se degradan a temperatura ambiente dentro de los tres días posteriores a la producción. El equipo está experimentando con la liofilización de reactivos, un método de liofilización de material biológico que puede prolongar la vida útil de las enzimas. Según Guan, los resultados preliminares indican que el método permitirá que la prueba RT-LAMP dure al menos seis meses a temperatura ambiente en tiendas o en el botiquín de casa.

Los investigadores presentaron una solicitud de patente provisional en su dispositivo y dijeron que planean comercializarlo, en espera de pruebas clínicas ampliadas y revisión por parte de la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU.

Suresh V. Kuchipudi, director interino del Laboratorio de Diagnóstico Animal (ADL) de Penn State y Dorothy Foehr Huck y J. Lloyd Huck Presidente de Enfermedades Infecciosas Emergentes, y Michele Yon, tecnóloga de investigación de ADL, adquirieron las muestras clínicas analizadas en este trabajo. Otros colaboradores incluyen a Zifan Tang, Aneesh Kshirsagar y Tianyi Liu, todos estudiantes de doctorado en ingeniería eléctrica de Penn State, y Jiarui Cui, estudiante de pregrado en ingeniería eléctrica de Penn State. + Explora más

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