La atención médica diagnóstica a menudo está restringida en áreas con recursos limitados, porque los procedimientos necesarios para detectar muchos de los marcadores moleculares que pueden diagnosticar enfermedades son demasiado complejos o costosos para ser utilizados fuera de un laboratorio central. Investigadores en el laboratorio de Rustem Ismagilov, Ethel Wilson Bowles y Robert Bowles de Caltech, profesora de Química e Ingeniería Química y directora del Instituto Jacobs de Ingeniería Molecular para Medicina, están inventando nuevas tecnologías para ayudar a llevar las capacidades de diagnóstico emergentes de los laboratorios al punto de atención. Entre los requisitos importantes para estos dispositivos de diagnóstico se encuentra que los resultados (o lecturas) sean robustos frente a una variedad de condiciones ambientales y errores del usuario.

Para abordar la necesidad de un sistema de lectura robusto para diagnósticos cuantitativos, Los investigadores del laboratorio de Ismagilov han inventado un nuevo método de lectura visual que utiliza química analítica y procesamiento de imágenes para proporcionar una cuantificación inequívoca de moléculas de ácido nucleico individuales que se pueden realizar con la cámara de cualquier teléfono celular.

El método de lectura visual se describe y valida utilizando ARN del virus de la hepatitis C (ARN del VHC) en un artículo de la edición del 22 de febrero de la revista. ACS Nano .

El trabajo utiliza una tecnología de microfluidos llamada SlipChip, que fue inventado en el laboratorio de Ismagilov hace varios años. Un SlipChip sirve como laboratorio portátil en un chip y se puede utilizar para cuantificar concentraciones de moléculas individuales. Cada SlipChip codifica un programa complejo para aislar moléculas individuales (como ADN o ARN) junto con reactivos químicos en pozos del tamaño de nanolitros. El programa también controla las reacciones complejas en cada pocillo:el chip consta de dos placas que se mueven, o "deslizan", entre sí, con cada "deslizamiento" que une o separa los cientos o incluso miles de pozos diminutos, ya sea poniendo en contacto reactivos y moléculas o aislándolos. La arquitectura del chip permite al usuario tener un control completo sobre estas reacciones químicas y puede prevenir la contaminación. lo que la convierte en una plataforma ideal para dispositivo de diagnóstico robusto.

El nuevo método de lectura visual se basa en esta plataforma SlipChip. Los productos químicos indicadores especiales están integrados en los pozos del dispositivo SlipChip. Después de una reacción de amplificación, una reacción que multiplica las moléculas de ácido nucleico, los pozos cambian de color dependiendo de si la reacción fue positiva o negativa. Por ejemplo, si se utiliza un SlipChip para contar las moléculas de ARN del VHC en una muestra, un pocillo que contiene una molécula de ARN que se amplifica durante la reacción se vuelve azul; mientras que un pozo que carece de una molécula de ARN permanecería violeta.

Para leer el resultado, un usuario simplemente toma una foto de todo el SlipChip usando cualquier teléfono con cámara. Luego, la foto se procesa utilizando un enfoque radiométrico que transforma los colores detectados por el sensor de la cámara en una lectura inequívoca de positivos y negativos.

Las tecnologías SlipChip anteriores utilizaban una sustancia química que emitía fluorescencia cuando se producía una reacción dentro de un pozo. Pero esas lecturas pueden ser demasiado sutiles para que las detecte una cámara de teléfono celular común o pueden requerir condiciones de iluminación específicas. El nuevo método proporciona pautas para seleccionar indicadores que producen cambios de color compatibles con las sensibilidades de color de las cámaras de los teléfonos. y el procesamiento radiométrico elimina la necesidad de que el usuario distinga los colores a simple vista.

"El proceso de lectura que desarrollamos se puede utilizar con cualquier cámara de teléfono móvil, "dice Jesús Rodríguez-Manzano, becario postdoctoral en ingeniería química y uno de los dos primeros autores del artículo. "Es rápido, automatizado y no requiere recuento ni interpretación visual, para que cualquier persona pueda leer los resultados, incluso los usuarios daltónicos o que trabajen en condiciones de poca iluminación. Esta solidez hace que nuestro método de lectura visual sea apropiado para la integración con dispositivos utilizados en cualquier entorno, incluso en el punto de atención en entornos de recursos limitados. Esto es crítico porque la necesidad de diagnósticos altamente sensibles es mayor en tales regiones ".