Un poco de norovirus, el microbio altamente infeccioso que causa alrededor de 20 millones de casos de intoxicación alimentaria en los Estados Unidos cada año, ayuda mucho. Solo 10 partículas del virus pueden causar enfermedades en los seres humanos. Un equipo de investigadores de la Universidad de Arizona ha creado un sencillo método portátil y económico para detectar niveles extremadamente bajos de norovirus.

Jeong-Yeol Yoon, investigador del Departamento de Ingeniería Biomédica; Soo Chung, un estudiante de doctorado en ingeniería de biosistemas que trabaja en el Laboratorio de Biosensores de Yoon; y Kelly A. Reynolds, Presidente del Departamento de Comunidad, Medio Ambiente y Política en la Facultad de Salud Pública Mel &Enid Zuckerman, lideró el proyecto. El equipo publicó sus resultados en ACS Omega , la revista oficial de la American Chemical Society, y Yoon está presentando la investigación en la Reunión y Exposición Nacional ACS Otoño 2019 en San Diego esta semana.

"Los avances en el monitoreo rápido de virus humanos en el agua son esenciales para proteger la salud pública, "Reynolds dijo." Este rápido, La tecnología de control de la calidad del agua de bajo costo podría ser una herramienta transformadora para reducir la carga de enfermedades tanto a nivel local como mundial ".

El Centro de Tecnología Ambiental y del Agua de la Fundación Nacional de Ciencias de la UA y Tucson Water proporcionaron fondos para esta investigación. Si bien el norovirus a menudo se asocia con cruceros, también puede propagarse rápidamente a través de una comunidad a través de su suministro de agua. Causa alrededor de 200, 000 muertes en todo el mundo cada año.

Manteniendo los componentes simples

Ya existen dispositivos para detectar norovirus en pequeñas cantidades, pero por lo general requieren un entorno de laboratorio con una variedad de microscopios, láseres y espectrómetros que pueden costar miles de dólares. Para detectar norovirus en el campo, como en cruceros o en pozos de agua municipales, el equipo decidió utilizar materiales mucho más simples:papel, en forma de chips de microfluidos, y un teléfono inteligente.

"El sustrato de papel es muy barato y fácil de almacenar, y podemos fabricar estos chips fácilmente, "Chung dijo." La estructura fibrosa del papel también permite que el líquido fluya espontáneamente sin utilizar los sistemas de bombeo de otros chips, como chips de silicio, normalmente requieren. "

Sin embargo, Los científicos suelen detectar contaminantes en los chips midiendo la dispersión y el reflejo de la luz en una muestra. y la porosidad y opacidad del papel pueden provocar una dispersión del fondo que interfiere con la obtención de imágenes y dificulta la detección de concentraciones muy pequeñas de un virus. Entonces, el grupo desarrolló una nueva forma de detectar norovirus, contando perlas fluorescentes en lugar de medir la intensidad de la luz.

El proceso comienza con la adición de agua potencialmente contaminada a un extremo de un chip microfluídico de papel. Al otro extremo un probador agrega minúsculo, perlas de poliestireno fluorescente (imagínese las bolitas blancas dentro de una bolsa de frijoles; son del mismo material, pero mucho más pequeño). Cada cuenta está unida a un anticuerpo contra norovirus. Si hay norovirus, varios de los anticuerpos se adhieren a cada partícula de virus, creando un pequeño grupo de perlas fluorescentes.

"Las partículas de norovirus son demasiado pequeñas para ser captadas por un microscopio de teléfono inteligente, y también lo son los anticuerpos, "Dijo Yoon." Pero cuando tienes dos o tres o más de estas cuentas unidas, que indica que el norovirus está ahí, haciendo que las perlas se agreguen ".

Estos grupos de cuentas son lo suficientemente grandes como para que el microscopio de un teléfono inteligente los detecte y fotografíe. Luego, una aplicación para teléfonos inteligentes que crearon los investigadores cuenta la cantidad de píxeles iluminados en la imagen para identificar la cantidad de cuentas agregadas, y posteriormente, el número de partículas de norovirus en la muestra. Esa es otra ventaja del chip de papel:gracias a la acción capilar, los grupos de cuentas esparcidos a lo largo del papel, haciéndolos más fáciles de contar. El componente más caro de todo el dispositivo, el microscopio del teléfono inteligente, cuesta menos de 50 dólares. También es fácil de usar.

"No es necesario ser científico o ingeniero para ejecutar el dispositivo, "Dijo Yoon." El análisis se realizará automáticamente mediante la aplicación del teléfono inteligente, por lo que solo tiene que preocuparse por cargar una muestra de agua en el chip ".

En el futuro, el equipo espera desarrollar métodos para detectar infecciones por norovirus en pacientes incluso antes, y expandir su plataforma de monitoreo de teléfonos inteligentes para detectar otros peligros, tales como sustancias químicas potencialmente cancerígenas. También planean difundir el uso de la plataforma en todo el mundo, Combatir y detectar enfermedades de gran alcance con herramientas igualmente extendidas.