Uso de un teléfono inteligente para detectar un virus altamente contagioso

El norovirus es un virus muy contagioso responsable de entre 19 y 21 millones de casos anuales de gastroenteritis aguda en los Estados Unidos.

De hecho, el norovirus es «la principal causa de enfermedades transmitidas por alimentos» en los Estados Unidos.

Norovirus también es responsable de hasta 1,9 millones de visitas al hospital y de otras 400.000 visitas al servicio de urgencias. Esto le cuesta a Estados Unidos alrededor de 2.000 millones de dólares en gastos de salud y pérdida de productividad laboral.

El virus puede ser contagioso a niveles muy bajos, con sólo 10 partículas de virus siendo suficiente para causar una infección.

Por lo tanto, los investigadores de la Universidad de Arizona (UA) en Tucson se propusieron crear una manera eficiente de detectar incluso los niveles más pequeños del virus.

Tres investigadores co-lideraron el proyecto: Jeong-Yeol Yoon, del Departamento de Ingeniería Biomédica de la UA; Soo Chung, investigador doctoral en el laboratorio de Yoon; y Kelly A. Reynolds, presidenta del Departamento de Comunidad, Medio Ambiente y Política del Mel & Enid Zuckerman College of Public Health de la UA.

Yoon presentó la investigación en la American Chemical Society Fall 2019 National Meeting & Exposition en San Diego, CA, y el artículo ahora aparece en la revista ACS Omega.

Cómo funciona el dispositivo barato y rápido
El virus puede propagarse muy rápidamente a través del agua. Los dispositivos existentes para la detección de norovirus requieren un laboratorio y una gama de microscopios, láseres y costosos espectrómetros. Estos son instrumentos que miden los tipos de radiación y la longitud de onda.

Con el nuevo método, los investigadores utilizaron materiales sencillos como papel y un teléfono inteligente. Chung explica cómo es posible que el papel se transforme en chips microfluídicos.

«El sustrato de papel es muy barato y fácil de almacenar, y podemos fabricar estos chips fácilmente», dice. «La estructura fibrosa del papel también permite que el líquido fluya espontáneamente sin usar los sistemas de bombeo que otros chips, como los chips de silicio, normalmente requieren.»

Típicamente, los científicos miden cómo se refleja la luz en una muestra usando análisis de espectrometría. Sin embargo, el aspecto no homogéneo (poroso) del papel, junto con su opacidad óptica, puede generar «dispersión y reflexión de fondo».

Para superar este obstáculo, los investigadores desarrollaron un método en el que contaron las perlas fluorescentes en lugar de medir la intensidad de la luz.

El método consiste en añadir agua a un extremo de un chip microfluídico de papel y perlas de poliestireno fluorescente al otro extremo.

Cada una de estas minúsculas cuentas está unida a un anticuerpo que combate el virus. Si el norovirus está presente en el agua, varios anticuerpos pasan a atacarla, adhiriéndose a la partícula del virus y creando una masa fluorescente.

«Las partículas de norovirus son demasiado pequeñas para ser visualizadas por el microscopio de un teléfono inteligente, al igual que los anticuerpos», explica Yoon. «Pero cuando tienes dos o tres o más de estas cuentas juntas, eso indica que el norovirus está ahí, haciendo que las cuentas se acumulen.»

Los grupos de cuentas son lo suficientemente grandes para que un smartphone los recoja y los fotografíe. Los investigadores también crearon una aplicación para teléfonos inteligentes que cuenta las partículas de norovirus en la muestra.

«No hace falta ser un científico o un ingeniero para manejar el dispositivo», dice Yoon. «El análisis será hecho automáticamente por la aplicación del teléfono inteligente, así que todo lo que tienes que hacer es cargar una muestra de agua en el chip.»

El dispositivo también es barato, ya que su componente más caro cuesta menos de 50 dólares.

«Los avances en la vigilancia rápida de los virus humanos en el agua son esenciales para proteger la salud pública», dice Reynolds.

«Esta tecnología de monitoreo de la calidad del agua, rápida y de bajo costo, podría ser una herramienta de transformación para reducir la carga de las enfermedades locales y mundiales».

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