Las nanoperlas magnéticas programadas emparejadas con un teléfono celular disponible en el mercado y una herramienta de diagnóstico enchufable pueden diagnosticar COVID-19 en 55 minutos o menos, informan los investigadores. (Crédito: Jeff Fitlow / Rice)
Con la ayuda de nanoperlas magnéticas programadas, una herramienta de diagnóstico que se conecta a un teléfono estándar puede diagnosticar COVID-19 en 55 minutos o menos.
El chip de microfluidos del tamaño de un sello mide la concentración de proteína nucleocápsida (N) del SARS-CoV-2 en el suero sanguíneo de un pinchazo estándar en el dedo. Las nanoperlas se unen a la proteína SARS-CoV-2 N, un biomarcador de COVID-19, en el chip y lo transportan a un sensor electroquímico que detecta cantidades diminutas del biomarcador.
Los investigadores dicen que su proceso simplifica el manejo de muestras en comparación con los basados en hisopos. Pruebas de PCR para Covid-XNUMX que se utilizan ampliamente para diagnosticar COVID-19 y deben analizarse en un laboratorio.
"Lo bueno de este dispositivo es que no requiere un laboratorio", dice Peter Lillehoj, profesor asociado de ingeniería mecánica en la Universidad de Rice. “Puede realizar la prueba completa y generar los resultados en el sitio de recolección, la clínica de salud o incluso una farmacia. Todo el sistema es fácilmente transportable y fácil de usar ”.
La investigación aparece en la revista Sensores ACS.
Lillehoj y el estudiante de posgrado y autor principal Jiran Li aprovecharon las herramientas de biosensores existentes y las combinaron con su propia experiencia en el desarrollo de diagnósticos simples, como un parche de microagujas introducido el año pasado para diagnosticar malaria.
La nueva herramienta se basa en un esquema de detección un poco más complejo, pero ofrece resultados precisos y cuantitativos en poco tiempo. Para probar el dispositivo, el laboratorio se basó en muestras de suero donadas de personas que estaban sanas y otras que tenían COVID-19 positivo.
Lillehoj dice que una incubación más prolongada produce resultados más precisos cuando se usa suero completo. El laboratorio descubrió que 55 minutos era una cantidad óptima de tiempo para que el microchip detectara la proteína SARS-CoV-2 N en concentraciones tan bajas como 50 picogramos (mil millonésimas de gramo) por mililitro en suero completo. El microchip podría detectar proteína N en concentraciones aún más bajas, a 10 picogramos por mililitro, en solo 25 minutos diluyendo el suero cinco veces.
Junto con un teléfono Google Pixel 2 y un potenciostato enchufable, el dispositivo podría brindar un diagnóstico positivo con una concentración tan baja como 230 picogramos para el suero completo.
"Existen procedimientos estándar para modificar las perlas con un anticuerpo que se dirige a un biomarcador particular", dice Lillehoj. "Cuando se combinan con una muestra que contiene el biomarcador, en este caso la proteína SARS-CoV-2 N, se unen".
Se utiliza un tubo capilar para llevar la muestra al chip, que luego se coloca en un imán que tira de las perlas hacia un sensor electroquímico recubierto con anticuerpos de captura. Las cuentas se unen a la captura anticuerpos y generar una corriente proporcional a la concentración de biomarcador en la muestra.
El potenciostato lee esa corriente y envía una señal a la aplicación de su teléfono. Si no hay biomarcadores COVID-19, las perlas no se unen al sensor y se lavan dentro del chip.
Lillehoj dice que no sería difícil para la industria fabricar chips de microfluidos o adaptarlos a nuevas cepas de COVID-19 cuando sea necesario.
Acerca de los autores
Los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias y el Fondo de Investigación COVID-19 de la Universidad Rice apoyaron la investigación. -
