Las infecciones parasitarias afectan a cientos de millones de personas, planteando una seria amenaza para la salud pública en todo el mundo. Por ejemplo, La enfermedad del sueño y la enfermedad de Chagas son enfermedades tropicales desatendidas causadas por el parásito Trypanosoma transmitido por la sangre. Históricamente se le ha prestado poca atención Estas enfermedades devastadoras afectan a personas principalmente en África subsahariana y América del Sur, causando una enorme carga socioeconómica.

La microscopía óptica de muestras de fluidos corporales realizada por expertos médicos capacitados sigue siendo uno de los enfoques más comunes para diagnosticar infecciones parasitarias en fluidos corporales. Sin embargo, Las concentraciones de parásitos clínicamente relevantes en los fluidos corporales pueden ser extremadamente bajas. Debido a que la microscopía óptica convencional generalmente tiene un volumen de imagen muy pequeño, a menudo tiene dificultades para proporcionar la sensibilidad necesaria para un diagnóstico temprano. Es más, la tarea se vuelve aún más desafiante cuando es necesario detectar infecciones parasitarias en la sangre. Debido a que hay miles de millones de glóbulos en cada mililitro de sangre, y provocan oclusión, haciendo de la tarea de detectar parásitos en la sangre un problema de aguja en un pajar.

Investigadores de la Escuela de Ingeniería Henry Samueli de UCLA han desarrollado una plataforma portátil y económica que puede detectar rápidamente parásitos móviles en los fluidos corporales de forma automática. Usando su plataforma, se pueden obtener imágenes y analizar más de 3 ml de una muestra de fluido corporal en 20 minutos, proporcionando un rendimiento que es órdenes de magnitud mejor que el examen tradicional basado en microscopía óptica.

La investigación, publicado en Luz:ciencia y aplicaciones , fue dirigido por Aydogan Ozcan, Profesor del canciller de Ingeniería Eléctrica e Informática en UCLA y director asociado del California NanoSystems Institute en UCLA, junto con Kent Hill, Profesor del Departamento de Microbiología, Inmunología, y Genética Molecular en UCLA.

En lugar de capturar directamente una imagen fija de la muestra de fluido y buscar parásitos, esta plataforma única adopta un enfoque diferente y detecta movimiento dentro de la muestra. Graba videos de alta velocidad de cuadros de los patrones holográficos de la muestra iluminada con luz láser. Luego, un algoritmo de análisis de movimiento analiza estos videos capturados a microescala y convierte la locomoción de los parásitos objetivo dentro de la muestra en un punto de señal, que se detecta y se cuenta mediante inteligencia artificial.

"Aunque la motilidad es una característica común de varios parásitos y otros microorganismos causantes de enfermedades, su uso como huella dactilar para el diagnóstico está muy poco explorado y nuestro trabajo proporciona resultados históricos, destacando esta oportunidad única, "dijo Ozcan.

"Nuestra plataforma puede considerarse como un detector de movimiento en el mundo microscópico, que se fija en cualquier objeto en movimiento dentro de la muestra ", dijo Yibo Zhang, estudiante de doctorado de UCLA y primer autor de este estudio. "La locomoción se utiliza como biomarcador y como mecanismo de contraste para distinguir los parásitos de las células normales".

La prueba de concepto de este dispositivo se ha demostrado utilizando parásitos Trypanosoma, que tienen múltiples subespecies que causan la enfermedad del sueño y la enfermedad de Chagas. El límite de detección del dispositivo se cuantificó como 10 parásitos por mililitro de sangre total, que es aproximadamente cinco veces mejor que los métodos de detección parasitológica de última generación. Este límite de detección mejorado puede conducir a una mejor capacidad para detectar la enfermedad del sueño y la enfermedad de Chagas en una etapa más temprana. que es esencial para mejorar la tasa de curación y reducir la prevalencia. Más allá de los tripanosomas, los autores también demostraron el uso de su dispositivo para detectar Trichomonas vaginalis, destacando que su técnica es aplicable a diversos parásitos y microorganismos móviles.

El dispositivo UCLA es compacto y liviano (1.69 kg) y el costo del prototipo es menos de $ 1850, que se puede reducir a menos de $ 800 cuando se fabrica en grandes volúmenes. "Gracias a su alta sensibilidad, facilidad de uso, costo reducido y portabilidad, creemos que nuestra técnica puede mejorar los esfuerzos de detección de parásitos, especialmente en áreas de escasos recursos y regiones endémicas, "dijo Hatice Ceylan Koydemir, un becario postdoctoral de UCLA, quien es coautor de este estudio.