Las estadísticas epidemiológicas de las enfermedades
trasmitidas por mosquitos impresionan. En Brasil, de acuerdo
con la Secretaria de Control Sanitario del Ministerio de
Salud, en 2016 se notificaron alrededor de un millón y medio
de casos de dengue, 272 mil de fiebre chikunguña y 215 mil
de la fiebre del Zika. En 2015, fueron 143 mil casos de
paludismo.
Las estrategias de lucha contra estas epidemias incluyen la
prevención –mediante del combate contra las diversas
especies de mosquitos trasmisores–, el desarrollo de
vacunas, el control epidemiológico con diagnóstico rápido de
los afectados y el tratamiento clínico y ambulatorio.
En el apartado del control epidemiológico, grupos de
investigación de universidades brasileñas estudian el
desarrollo de biosensores de bajo costo para agilizar el
diagnóstico. Un ejemplo de ello es el inmunochip destinado a
la detección de la enfermedad del dengue que se encuentra en
desarrollo en el grupo Biopol de los Departamentos de
Química y de Bioquímica y Biología Molecular de la
Universidad Federal de Paraná (UFPR), en la ciudad de
Curitiba, capital de dicho estado brasileño.
“Con nuestro sensor, la detección de la enfermedad del
dengue se realiza indirectamente. Lo que se detecta no es el
virus sino un antígeno característico de la infección. Esta
rastreo se concreta a través de anticuerpos anclados en el
biosensor, que detectan rápidamente la presencia del
antígeno en el suero e, indirectamente, nos suministran la
respuesta de infección”, dijo el doctorando en bioquímica
Cleverton Pirich, uno de los autores del estudio.
El inmunochip es capaz de detectar la presencia de moléculas
del antígeno (NS1) para el dengue en el suero sanguíneo,
suministrando así un resultado positivo o negativo en forma
rápida. Los resultados de este trabajo salieron publicados
en la revista Biosensors and Bioelectronics.
Un sensor detecta la presencia de moléculas
de antígenos en el suero sanguíneo y suministra rápidamente
el resultado, ya sea positivo o negativo. (Foto: Cleverton
Pirich)
Este sensor se basa en la tecnología de las microbalanzas de
cristal de cuarzo (MCQ). El término microbalanza se refiere
a la capacidad que estos dispositivos poseen para detectar
cantidades de una molécula, de una proteína, por ejemplo,
del orden de los nanogramos (milmillonésimos de gramo).
Esto es posible debido a una propiedad electroquímica
llamada efecto piezoeléctrico. La piezoelectricidad es la
capacidad que tienen algunos cristales de generar tensión
eléctrica como respuesta a una presión mecánica.
Los sensores piezoeléctricos son dispositivos que se valen
del efecto piezoeléctrico para medir la presión, la
aceleración, la tensión o la fuerza, convirtiéndolas en
señales eléctricas.
Para validar los resultados y la eficiencia del inmunochip
desarrollado en Curitiba, Pirich y su supervisora, la
profesora Maria Rita Sierakowski, contaron con la
colaboración del profesor Roberto Manuel Torresi, del
Departamento de Química Fundamental del Instituto de Química
(IQ) de la Universidad de São Paulo, en lo atinente al
funcionamiento y a la interpretación de los resultados en
una microbalanza con disipación de energía (MCQ-D).
“La microbalanza se vale del efecto piezoeléctrico reverso.
En el caso específico del nuevo inmunochip, se le aplica una
señal eléctrica al cristal y la frecuencia de esa señal
cambia cuando se depositan algunas moléculas de antígeno
(NS1) para el dengue presentes en una muestra sobre el
cristal”, dijo Torresi.
En el laboratorio coordinado por el profesor Torresi se
encuentra una de las más sofisticadas y precisas
microbalanzas de cristal de cuarzo en operación en Brasil.
Este aparato fue adquirido con el apoyo de la FAPESP.
Al igual que el inmunochip, la microbalanza MCQ-D también
basa su operación en la detección a través del efecto
piezoeléctrico reverso. Pero su precisión es de otra
magnitud, y además detecta cambios relógicos.
“La microbalanza de nuestro laboratorio es mucho más
sofisticada que otras existentes en el país”, dijo Torresi,
quien también suscribe el artículo publicado en Biosensors
and Bioelectronics y coordina el Proyecto Temático
intitulado “Optimización de las propiedades fisicoquímicas
de materiales nanoestructurados y sus aplicaciones en el
reconocimiento molecular, en catálisis y la conversión y el
almacenamiento de energía”.
La microbalanza del IQ (MCQ-D) y las del BioPol (MCQ,
adquirida con apoyo de la Capes, y MCQ-D, con el apoyo de la
Finep) confirmaron la presencia del antígeno NS1 para la
enfermedad del dengue en todas las muestras de suero que
fueron contaminadas mediante el agregado de ese antígeno,
para las cuales el inmunochip había sido elaborado con el
anticuerpo NS1, lo que redundó en un resultado positivo de
detección.
“El inmunochip se desarrolló para detectar moléculas del
antígeno de la enfermedad del dengue en cualquier material
en medio líquido. Pero el principio puede aplicarse en la
detección de otras enfermedades, como así también en
aplicaciones ambientales y sanitarias para detectar
moléculas contaminantes presentes en el agua, en alimentos y
en el medio ambiente, por ejemplo, dijo Sierakowski.
La base del inmunochip es un cristal de cuarzo importado,
sobre el cual se depositan los demás componentes en finas
capas. La primera, arriba del cristal, es de oro.
Inmediatamente arriba se encuentra una película de un
polímero llamado polietilenimina.
Por último, sobre el polímero se coloca una nanopelícula de
nanocristales de celulosa proveniente de un tratamiento
químico de residuos industriales de celulosa bacteriana, que
está preparada para reaccionar químicamente en presencia del
antígeno del dengue. La reacción química trae aparejado un
cambio en la respuesta de los nanocristales, que se ve
reflejado en la alteración de sus patrones de frecuencia y
de disipación de energía.
La medición precisa del cambio de esos patrones de
frecuencia y de disipación de energía indicará la presencia
o la ausencia del antígeno para la enfermedad del dengue y,
por consiguiente, si el paciente del cual se extrajo la
muestra en cuestión está o no está infectado por el virus
del dengue.
El proceso puede parecer largo, pero luego del desarrollo
del biosensor la respuesta es prácticamente inmediata. Se
gotea la muestra sobre el biosensor y se obtiene el
resultado con precisión; y se logra determinar la presencia
del antígeno (NS1) para el dengue a partir de una cantidad
equivalente a 0,03 microgramo por mililitro.
“Lo más importante para un paciente en lo que hace al
diagnóstico no es saber cuántas moléculas de antígeno
existen en la muestra. Lo que le interesa al paciente es
saber si está o no está infectado, y en caso de que lo esté,
empezar lo más rápido posible a aplicarse el tratamiento
adecuado. Si se apunta únicamente a obtener un diagnóstico
cualitativo, es decir, que suministre una respuesta positiva
o negativa, se abre margen para el desarrollo de aparatos
más sencillos, más baratos y accesibles, y que cumplan tal
propósito”, dijo Piricha.
“Tal como se discutió y se demostró en nuestro trabajo, un
inmunochip como éste, de desarrollárselo y
comercializárselo, podrá erigirse en una herramienta de
diagnóstico en tiempo real, capaz de suministrar resultados
en aproximadamente 15 minutos”, dijo.
(Fuente: AGENCIA FAPESP/DICYT)
Leído en NCyT
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