Los investigadores aseguran que el nuevo sensor no requiere ninguna preparación de la muestra y una experiencia mínima del operador, lo que ofrece una gran ventaja sobre los métodos de prueba existentes, especialmente para las pruebas a nivel de población. "La técnica es tan sencilla como poner una gota de saliva ...
Los investigadores aseguran que el nuevo sensor no requiere ninguna preparación de la muestra y una experiencia mínima del operador, lo que ofrece una gran ventaja sobre los métodos de prueba existentes, especialmente para las pruebas a nivel de población.
"La técnica es tan sencilla como poner una gota de saliva en nuestro dispositivo y obtener un resultado negativo o positivo", explica Ishan Barman, profesor asociado de ingeniería mecánica, que junto con David Gracias, profesor de ingeniería química y biomolecular, son autores principales del estudio.
Según añade, "la principal novedad es que se trata de una técnica sin etiquetas, lo que significa que no se requieren modificaciones químicas adicionales como el etiquetado molecular o la funcionalización de anticuerpos. Esto significa que el sensor podría llegar a utilizarse en dispositivos portátiles", asegura.
Barman subraya que la nueva tecnología, que aún no está disponible en el mercado, aborda las limitaciones de los dos tipos de pruebas de COVID-19 más utilizados: La PCR y las pruebas rápidas.
Las pruebas de PCR son muy precisas, pero requieren una complicada preparación de la muestra, cuyos resultados tardan horas o incluso días en procesarse en un laboratorio. Por otro lado, las pruebas rápidas, que buscan la existencia de antígenos, tienen menos éxito a la hora de detectar infecciones tempranas y casos asintomáticos, y pueden dar lugar a resultados erróneos.
El sensor es casi tan sensible como una prueba PCR y tan conveniente como una prueba rápida de antígenos. Durante las pruebas iniciales, el sensor demostró una precisión del 92% en la detección del SARS-COV-2 en muestras de saliva, comparable a la de las pruebas PCR. El sensor también tuvo un gran éxito en la determinación rápida de la presencia de otros virus, como el H1N1 y el Zika.
El sensor se basa en la litografía de nanoimpresión de gran superficie, la espectroscopia Raman de superficie (SERS) y el aprendizaje automático. Puede utilizarse para pruebas masivas en formatos de chips desechables o en superficies rígidas o flexibles.
La clave del método es el conjunto de antenas metálicas aislantes de gran superficie (FEMIA) desarrollado por el laboratorio Gracias. La muestra de saliva se coloca sobre el material y se analiza mediante espectroscopia Raman de superficie, que emplea luz láser para examinar cómo vibran las moléculas de la muestra examinada.
Como la FEMIA nanoestructurada refuerza la señal Raman del virus de forma significativa, el sistema puede detectar rápidamente la presencia de un virus, aunque sólo existan pequeñas trazas en la muestra. Otra de las principales innovaciones del sistema es el uso de algoritmos avanzados de aprendizaje automático para detectar firmas muy sutiles en los datos espectroscópicos que permiten a los investigadores precisar la presencia y la concentración del virus.
"La detección óptica sin etiquetas, combinada con el aprendizaje automático, nos permite disponer de una única plataforma que puede detectar una amplia gama de virus con una sensibilidad y selectividad mejoradas, con un tiempo de respuesta muy rápido", afirma la autora principal, Debadrita Paria, que trabajó en la investigación como becaria posdoctoral de Ingeniería Mecánica.
El material del sensor puede colocarse en cualquier tipo de superficie, desde pomos de puertas y entradas de edificios hasta máscaras y tejidos.
"Gracias a la fabricación de nanoimpresiones y a la impresión por transferencia, hemos logrado una nanofabricación muy precisa, ajustable y escalable de sustratos de sensores COVID tanto rígidos como flexibles, lo que es importante para su futura aplicación no sólo en biosensores basados en chips, sino también en dispositivos portátiles", señala Gracias.
Según afirma, el sensor podría integrarse en un dispositivo de mano para realizar pruebas rápidas en lugares concurridos como aeropuertos o estadios.
"Nuestra plataforma va más allá de la actual pandemia de COVID-19 --prosigue Barman--. Podemos utilizarla para realizar pruebas amplias contra diferentes virus, por ejemplo, para diferenciar entre el SARS-CoV-2 y el H1N1, e incluso las variantes. Este es un problema importante que no se puede abordar fácilmente con las pruebas rápidas actuales".
El equipo sigue trabajando para seguir desarrollando y probando la tecnología con muestras de pacientes. Johns Hopkins Technology Ventures ha solicitado patentes sobre la propiedad intelectual asociada y el equipo está buscando oportunidades de licencia y comercialización.
