Los desafíos planteados por la pandemia de COVID-19 han estimulado la innovación en varios frentes. Uno es el desarrollo de métodos de diagnóstico clínico de bajo costo. Los genosensores son un buen ejemplo. Basados en ácidos nucleicos que detectan secuencias simples de ADN o ARN complementarias, los genosensores son biosensores que permiten realizar pruebas masivas para pruebas inmediatas y sensibles de material genético.
Un dispositivo de este tipo, que ya ha demostrado su eficacia en la detección del SARS-CoV-2, acaba de ser producido en Brasil por un equipo multidisciplinario de investigadores afiliados a diversas instituciones y dirigido por el físico Osvaldo Novais de Oliveira Junior, profesor de la Universidad. del Instituto de Física São Carlos de São Paulo (IFSC-USP).
El resultado del análisis puede estar listo en 30 minutos, por un costo a escala de laboratorio de menos de 1 dólar estadounidense por genosensor. Los componentes del analizador de impedancia, una parte duradera del dispositivo, cuestan menos de 200 dólares estadounidenses. El dispositivo ya existe a escala de laboratorio y la tecnología se puede transferir a cualquier empresa que tenga los medios para producirlo en masa.
«Nuestro genosensor puede inmovilizar una tira de ADN simple utilizada como sonda de captura. En condiciones adecuadas, la tira inmovilizada se une a una tira de ADN complementaria contenida en la muestra líquida que se analizará. Este proceso, llamado hibridación, demuestra la presencia de SARS-CoV -2 en la muestra, que puede ser saliva u otro fluido corporal «, dijo la química Juliana Coatrini Soares.
Soares es el primer autor de un artículo que describe la investigación y publicado en Materials Chemistry Frontiers .
Cómo funciona
El dispositivo consta de una monocapa autoensamblada de ácido 11-mercaptoundecanoico (11-MUA) unida químicamente a electrodos de vidrio que contienen conductores de oro micrométricos o superficies que contienen nanopartículas de oro. Este entorno es capaz de inmovilizar la tira simple de ADN o ARN utilizada como sonda de captura. La hibridación con la tira complementaria, si existe en la muestra, se muestra mediante variaciones en los parámetros físicos detectados por espectroscopia de impedancia eléctrica o electroquímica y resonancia de plasmón superficial localizado.
«Después de la hibridación, hay un aumento en la resistencia eléctrica en la superficie del sensor, que puede ser monitoreado por un analizador de impedancia de bajo costo que cuesta alrededor de 100 dólares estadounidenses, y desarrollado en nuestro laboratorio por el ingeniero Lorenzo Buscaglia, miembro del grupo. . Otro efecto de la hibridación entre la secuencia de captura y la secuencia complementaria del SARS-CoV-2 es un cambio en el pico de absorbancia en el espectro transmitido, que puede ser monitoreado por medio de resonancia de plasmón superficial localizado usando un espectrofotómetro ”, dijo el químico Paulo Augusto Raymundo-Pereira, investigador del IFSC-USP que participó en la investigación.
La mayor sensibilidad alcanzada en el estudio correspondió a 0,3 copias por microlitro, suficiente para detectar la secuencia de ADN en saliva u otros fluidos corporales. Las secuencias complementarias del SARS-CoV-2 también se diagnosticaron mediante técnicas de aprendizaje automático aplicadas a imágenes de microscopio electrónico de barrido obtenidas de genosensores expuestos a distintas concentraciones de secuencias de ADN complementarias.
«Al aplicar algoritmos de aprendizaje automático al procesamiento de imágenes, pudimos obtener un alto grado de precisión en la distinción entre las diferentes concentraciones de secuencias de ADN complementarias del SARS-CoV-2», dijo Raymundo-Pereira.
En los experimentos de detección, se verificó la sensibilidad de los genosensores en muestras de control, incluida una secuencia negativa para SARS-CoV-2 y otros biomarcadores de ADN no relacionados con el virus. El análisis de los datos obtenidos mediante una técnica de proyección multidimensional denominada mapeo de documentos interactivos (IDMAP) mostró una clara separación entre secuencias de ADN complementarias a diversas concentraciones y muestras que contenían una secuencia no complementaria u otros biomarcadores de ADN no relacionados con el SARS-CoV-2.
«La ventaja de utilizar varias metodologías de detección es el modo de operación versátil para que el método de diagnóstico se pueda implementar de acuerdo con la realidad de cada país, o de las diferentes regiones de países continentales como Brasil. Nuestro genosensor también es prometedor como un detector de material genético de variantes novedosas de SARS-CoV-2. Para ello, si se conoce la secuencia genética de la variante, simplemente se cambia la tira de ADN simple utilizada como sonda de captura «, explicó Oliveira Junior.
El equipo multidisciplinario que desarrolló el dispositivo incluyó a investigadores del Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP) de la Universidad de São Paulo, el Instituto de Química de São Carlos (IQSC-USP), el Instituto de Ciencias Matemáticas y Computación (ICMC-USP), el Unidad de Instrumentación de la Corporación Brasileña de Investigaciones Agropecuarias (EMBRAPA) y el Instituto de Investigaciones Pelé Pequeno Príncipe en Curitiba, estado de Paraná.
FUENTE: medicalxpress.com
Discusión sobre esta post