Imagen del chip de prueba para detectar anticuerpos del COVID-19 obtenida mediante impresión 3D de nanopartículas por chorro de aerosol
Imagen del chip de prueba para detectar anticuerpos del COVID-19 obtenida mediante impresión 3D de nanopartículas por chorro de aerosol. Crédito: Laboratorio de materiales y fabricación avanzada, Universidad Carnegie Mellon.

Investigadores de la Universidad Carnegie Mellon informan sobre el desarrollo de una plataforma de biosensores avanzada basada en nanomateriales que detecta, en segundos, anticuerpos específicos del SARS-CoV-2, el virus responsable de la pandemia COVID-19, y que además podría utilizarse para otros virus. Además de las pruebas para detectar anticuerpos del COVID-19, la plataforma ayudará a cuantificar la respuesta inmunológica del paciente a las nuevas vacunas con precisión.

Los resultados se publicaron esta semana en la revista Advanced Materials. Los colaboradores de Carnegie Mellon incluyeron personal de la Universidad de Pittsburgh (Pitt) y la UPMC, dependiende de la universidad.

La plataforma de prueba identifica la presencia de dos de los anticuerpos del COVID-19, la proteína de pico S1 y el dominio de unión al receptor (RBD), en una gota de sangre muy pequeña (aproximadamente 5 microlitros). Las concentraciones de anticuerpos pueden ser extremadamente bajas y aún detectarse por debajo de un picomolar (0,15 nanogramos por mililitro). Esta detección ocurre a través de una reacción electroquímica dentro de un dispositivo microfluídico portátil que envía los resultados casi de inmediato a una interfaz simple en un teléfono inteligente.

La plataforma de detección propuesta para anticuerpos del COVID-19 es genérica, se puede utilizar para la detección rápida de biomarcadores de otros agentes infecciosos

«Utilizamos los últimos avances en materiales y fabricación, como la impresión 3D de nanopartículas para crear un dispositivo que detecta rápidamente los anticuerpos COVID-19«, afirma Rahul Panat, profesor asociado de ingeniería mecánica en Carnegie Mellon que utiliza técnicas especializadas de fabricación aditiva investigación que abarca desde interfaces cerebro-ordenador hasta dispositivos de biomonitoreo.

Una tecnología de fabricación aditiva llamada impresión 3D por chorro de aerosol es responsable de la eficiencia y precisión de la plataforma de prueba. Se imprimen electrodos micropilares de oro diminutos y económicos a nanoescala utilizando gotas de aerosol que se sinterizan juntas térmicamente. Esto provoca una superficie rugosa e irregular que aumenta el área de superficie de los micropilares y una reacción electroquímica mejorada, donde los anticuerpos pueden adherirse a los antígenos recubiertos del electrodo. La geometría específica permite que los micropilares carguen más proteínas para la detección, lo que proporciona resultados muy precisos y rápidos.

La prueba tiene una tasa de error muy baja porque la reacción de unión entre el anticuerpo y el antígeno utilizados en el dispositivo es muy selectiva. Los investigadores pudieron aprovechar este diseño natural en su beneficio.

Los resultados llegan en un momento urgente durante la pandemia de COVID-19. «Debido a que nuestra técnica puede cuantificar la respuesta inmune a la vacunación, es muy relevante en el entorno actual«, confirma Panat.

Panat colaboró con Shou-Jiang Gao, líder del programa de virología del cáncer en el Hillman Cancer Center de la UPMC y profesor de microbiología y genética molecular en Pitt. Azahar Ali, investigador del Laboratorio de Materiales y Fabricación Avanzada de Panat, es el autor principal del estudio.

El diagnóstico rápido para el tratamiento y prevención de enfermedades transmisibles es un objetivo de salud pública que va más allá de la actual pandemia de COVID-19. Debido a que la plataforma de detección propuesta es genérica, se puede utilizar para la detección rápida de biomarcadores de otros agentes infecciosos como el Ébola, el VIH y el Zika. Una prueba tan rápida y eficaz podría cambiar las reglas del juego para controlar la propagación de enfermedades.

Fuente: Advanced Materials.

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Cofundador de Fantasymundo, director de las secciones de Libros y Ciencia. Lector incansable de ficción y ensayo, escribo con afán divulgador sobre temáticas relacionadas con el entretenimiento y la cultura cercanas a mis intereses.

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