Usar un teléfono inteligente para detectar un virus altamente contagioso

Un nuevo dispositivo utiliza un teléfono inteligente y un chip de microfluidos de papel para detectar niveles extremadamente bajos de norovirus.

Solo 10 partículas de norovirus (representadas aquí) son suficientes para causar una infección.

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

De hecho, el norovirus es "la principal causa de enfermedades transmitidas por los alimentos" en los EE. UU.

El norovirus también es responsable de hasta 1,9 millones de visitas al hospital y otras 400.000 visitas al departamento de emergencias. Esto le cuesta a los EE. UU. Alrededor de $ 2 mil millones en gastos de atención médica y pérdida de productividad laboral.

El virus puede ser contagioso en niveles muy bajos, con solo 10 partículas de virus suficientes para causar una infección.

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

Tres investigadores codirigieron el proyecto: Jeong-Yeol Yoon, del Departamento de Ingeniería Biomédica de la UA; Soo Chung, investigador de doctorado en el laboratorio de Yoon; y Kelly A. Reynolds, presidenta del Departamento de Comunidad, Medio Ambiente y Políticas de la Facultad de Salud Pública Mel & Enid Zuckerman de la UA.

Yoon presentó la investigación en la Reunión y Exposición Nacional de Otoño de 2019 de la American Chemical Society en San Diego, CA, y el artículo ahora aparece en la revista. ACS Omega.

Cómo funciona el dispositivo rápido y barato

El virus se puede propagar muy rápidamente a través del agua. Los dispositivos existentes para detectar norovirus requieren un laboratorio y una variedad de microscopios, láseres y espectrómetros costosos. Estos son instrumentos que miden tipos de radiación y longitud de onda.

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

“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 utilizar los sistemas de bombeo que otros chips, como los chips de silicio, suelen requerir".

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

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

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

Cada una de estas pequeñas perlas está unida a un anticuerpo que combate el virus. Si el norovirus está presente en el agua, varios anticuerpos lo atacan, se adhieren a la partícula del virus y crean un grupo fluorescente.

"Las partículas de norovirus son demasiado pequeñas para ser captadas por un microscopio de teléfono inteligente, al igual que los anticuerpos", explica Yoon. "Pero cuando tienes dos o tres o más de estas perlas unidas, eso indica que el norovirus está allí, lo que hace que las perlas se agreguen".

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

"No es necesario ser científico o ingeniero para ejecutar el dispositivo", dice Yoon. "La aplicación del teléfono inteligente realizará el análisis automáticamente, por lo que todo lo que tiene que preocuparse es cargar una muestra de agua en el chip".

El dispositivo también es económico y su componente más caro cuesta menos de 50 dólares.

“Los avances en el monitoreo rápido de 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 transformadora para reducir la carga de enfermedades tanto locales como globales”.

Kelly A. Reynolds

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