La Clínica Multidisciplinaria de Salud  UAEM inició la aplicación de pruebas rápidas COVID-19 para público en general.
Crisanta Espinosa/Crisanta Espinosa
16 octubre, 2020
Arturo Moncada
Ciencia

CIENCIA DE LOS MATERIALES Y ESPECTROSCOPIA EN LA LUCHA CONTRA EL COVID-19

Luego de analizar durante seis meses las pruebas de Covid-19 disponibles a escala mundial un grupo de evaluación de diagnóstico independiente alcanzó algunas conclusiones: el mundo necesita en gran medida pruebas rápidas y asequibles, pero la calidad de tales análisis varía ampliamente.

Jilian Sacks, líder del programa de evaluación Covid-19 de la Fundación para Nuevos Diagnósticos Innovadores (FIND), con sede en Ginebra, Suiza, señala que “las personas de países de ingresos bajos y medianos a menudo no tienen acceso a laboratorios. Por ello la capacidad de realizar pruebas rápidas, especialmente fuera del hospital y en entornos descentralizados, es fundamental para avanzar contra la epidemia”.

Desafortunadamente, indican los expertos, estas pruebas no son tan precisas como los exámenes moleculares y resultan a veces la única forma de hacer un diagnóstico en regiones de bajos recursos donde el acceso a laboratorios es escaso.

Frente a esa situación la comunidad científica se vuelca en busca de una nueva forma de diagnosticar las infecciones de Covid-19 de manera más rápida, sencilla y económica.

Progreso

A finales de agosto pasado los laboratorios Abbott obtuvieron autorización de la Administración de Medicamentos y Alimentos de Estados Unidos (FDA, por sus siglas en inglés) para utilizar una prueba de emergencia que se acerca a ese ideal. Llamada BinaxNOW Ag Card esta prueba con base en antígenos se realiza en una tarjeta de tamaño similar al de una de crédito. En ella se inserta un hisopo nasal, se agrega un reactivo y 15 minutos después el técnico lee el resultado en un teléfono inteligente gracias a una aplicación desarrollada también por esa compañía.

A pesar del avance los expertos comentan que en el futuro se requerirán pruebas que sean igualmente veloces pero puedan funcionar con la saliva, para que cualquier persona, en cualquier lugar, pueda determinar si está infectada.

Y es aquí donde algunas tecnologías nuevas se desarrollan para contribuir en su búsqueda.

Desarrollos

Ante el reto el ingeniero de Ciencia de Materiales de la Universidad de Minnesota, Jian-Ping Wang, quien trabajaba en una técnica novedosa llamada espectroscopia de partículas magnéticas para detectar la influenza, a fines de marzo dio un gran giro y modificó su dispositivo para ayudar en la batalla contra la pandemia.

El enfoque de Jian-Ping mezcla la muestra con nanopartículas magnéticas recubiertas con anticuerpos que se dirigen al virus SARS-CoV-2. El desafío, al igual que con cualquier técnica con base en antígenos, es averiguar si el virus se ha adherido a ellos. Los ingenieros eléctricos saben que la magnetización de materiales que contienen hierro puede cambiar de dirección cuando se les aplica un campo magnético. Para las partículas magnéticas de 30 nanómetros de diámetro con las que trabaja Jian-Ping ese cambio en la magnetización se produce por la rotación física de la partícula en solución. La superficie de cada partícula magnética contiene más de un anticuerpo y la superficie de cada partícula viral contiene más de una proteína antigénica.

Entonces cuando muchos de estos dos tipos de partículas están presentes juntos en solución tienden a unirse en redes extendidas y el virus actúa como una especie de pegamento que mantiene unidos grupos de partículas magnéticas. Esos grupos, que son mucho más grandes que las partículas magnéticas individuales, no pueden girar tan rápidamente en solución, por lo que se comportan de manera diferente en un campo magnético oscilante.

La detección de esos cambios en el contenido de frecuencia no es difícil ya que solo requiere una bobina captadora adecuada, un amplificador y una computadora para realizar un procesamiento de señal digital sencillo.

Después de que la muestra de prueba se mezcla con las nanopartículas magnéticas durante unos diez minutos se coloca en un dispositivo que en unos segundos proporciona una lectura de si el virus está presente.

“Evaluamos diferentes tecnologías para encontrar la mejor manera de crear un dispositivo conveniente y de bajo costo para que lo use el cliente”, expresa el científico.

En tanto en el Centro Penn de investigación sobre coronavirus y otros patógenos emergentes de la Universidad de Pensilvania, Ping Wang —quien no tiene relación con Jian-Ping Wang, de la Universidad de Minnesota— trabaja en otra nueva forma de detectar pequeñas cantidades del virus SARS-CoV-2.

Ping llama a la técnica de la que es pionero “ensayo digital de microburbujas”. También utiliza partículas magnéticas a las que se adhieren anticuerpos específicos de Covid-19, pero son mucho más grandes que las utilizadas en la espectroscopia de partículas magnéticas: en lugar de tener decenas de nanómetros de diámetro tienen unos pocos micrómetros de diámetro.

Su enfoque también emplea partículas de platino de tamaño nanométrico que se unen a los mismos anticuerpos. Cuando ambos tipos de partículas modificadas genéticamente se agregan a una solución que contiene SARS-CoV-2 el virus se une a ambos, a veces uniendo una nanopartícula de platino en un lado con una partícula magnética mucho más grande en el otro. El desafío consiste en averiguar si se ha formado tal sándwich de virus.

La herramienta que Ping ideó para determinar esto es un nuevo microchip que gracias a la ciencia de los materiales se elabora con varios polímeros, a diferencia de los chips electrónicos elaborados de silicio. A este chip de unos tres milímetros de lado se le coloca un imán debajo y se agrega peróxido de hidrógeno a la solución de muestra en la parte superior. El imán atrae las partículas magnéticas hacia abajo y algunas aterrizan en las pequeñas depresiones. Este chip puede revelar la presencia de un virus porque el platino cataliza la descomposición del peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. Si no hay virus presente en la muestra las nanopartículas de platino no se unirán con las partículas magnéticas y no se generarán burbujas.

El equipo de Ping trabaja además en miniaturizar el equipo necesario para este ensayo de microburbujas, de modo que pueda llevarse a cabo utilizando un dispositivo conectado a un teléfono inteligente.

Un gran salto al futuro en la espectroscopia.

Inconvenientes

La prueba de diagnóstico PCR, que detecta el material genético del virus para las infecciones por Covid-19, es uno de los ejes del esfuerzo mundial para combatir la pandemia de coronavirus, pero ante la situación de contagio y celeridad para aminorar la crisis sanitaria presenta algunas desventajas.

Por un lado el frotis nasofaríngeo requerido exige los servicios de un trabajador de la salud, quien corre el riesgo de contraer la enfermedad.

Además el procedimiento de toma de muestras, que implica introducir un hisopo flexible muy largo a través de una fosa nasal y en la nasofaringe en la parte posterior de la nariz y la garganta, es tan desagradable que algunas personas se resisten a hacerse la prueba.

Y debido a que las muestras normalmente deben enviarse a un laboratorio distante para su procesamiento, a menudo se necesitan de horas a días para que los resultados estén disponibles.

Fuente: IEEE