Un grupo multidisciplinario que incluye a la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y la Universidad de Washington en Tacoma ha desarrollado una nueva plataforma para diagnosticar enfermedades infecciosas en el punto de atención, utilizando un teléfono inteligente como instrumento de detección junto con unkit de prueba en el formato de una tarjeta de crédito. El grupo está dirigido por el profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática de Illinois Brian T. Cunningham; el Profesor de Bioingeniería de Illinois Rashid Bashir; y el Profesor David L. Hirschberg de la Universidad de Washington en Tacoma, afiliado a Cienciasy Matemáticas, división de la Escuela de Artes y Ciencias Interdisciplinarias.
Los resultados se han publicado en Química analítica , que demuestra la detección de cuatro enfermedades respiratorias del caballo, y en Microdispositivos biomédicos , donde el sistema se utilizó para detectar y cuantificar la presencia de virus Zika, Dengue y Chikungunya en una gota de sangre completa. Los colaboradores del proyecto incluyen al Dr. David Nash, un experto en equinos y veterinario de práctica privada en Kentucky, y al Dr.Ian Brooks, un científico informático en el Centro Nacional para Aplicaciones de Supercomputación.
El sistema de bajo costo, portátil, integrado en el teléfono inteligente proporciona una solución prometedora para abordar los desafíos del diagnóstico de enfermedades infecciosas, especialmente en entornos con recursos limitados o en situaciones en las que se necesita un resultado inmediato. La integración de la herramienta de diagnóstico con la tecnología de comunicaciones móvilespermite una atención personalizada al paciente y facilita el manejo de la información tanto para los proveedores de atención médica como para los esfuerzos de vigilancia epidemiológica. Es importante destacar que el sistema logra límites de detección comparables a los obtenidos por métodos e instrumentos de laboratorio, en aproximadamente 30 minutos.
Una capacidad útil para el diagnóstico del punto de atención humano POC o para un laboratorio veterinario móvil, es probar simultáneamente la presencia de más de un patógeno con un solo protocolo de prueba, lo que reduce el costo, ahorra tiempo y esfuerzo,y permite identificar un panel de patógenos, que pueden causar síntomas similares.
Las enfermedades infecciosas siguen siendo los principales contribuyentes del mundo a la muerte y la discapacidad humana, y con los recientes brotes de infecciones por el virus del Zika, existe una gran necesidad de pruebas de punto de atención simples, sensibles y fácilmente traducibles. El virus del Zika apareció en el internacionalA fines de 2015, surgió la evidencia de un posible vínculo entre una epidemia que afecta a Brasil y el aumento de las tasas de microcefalia en los recién nacidos. El Zika se ha convertido en un problema mundial generalizado - la Organización Mundial de la Salud OMS documentó el año pasado que desde junio de 2016, 60 nacionesy los territorios informan una transmisión continua transmitida por mosquitos. Además, dado que la infección por el virus del Zika comparte síntomas con otras enfermedades como el dengue y el chikungunya, se requiere un diagnóstico rápido y preciso para diferenciar estas infecciones y determinar la necesidad de tratamiento agresivo o cuarentena.
Para el esfuerzo de investigación, los caballos se usaron como modelo animal para enfermedades respiratorias en el hombre y los animales de alimentación. Dice el Dr. David Nash "A menudo se pueden desarrollar más fácilmente herramientas de diagnóstico para uso humano al entrar en el desarrollo desde el lado animallas cosas primero. Muchas enfermedades aparecen primero en los animales, como el canario en la mina de carbón ".
El Dr. Nash, un colaborador clave del proyecto, comenta sobre el impacto financiero de los brotes de enfermedades infecciosas en los caballos: "Es costoso para los propietarios y entrenadores de caballos, y altera las operaciones comerciales de todos los deportes equinos. Considere esto: el 25 de diciembre de 2016un solo establo en el hipódromo de Fair Grounds en Nueva Orleans experimentó fiebre y posteriormente desarrolló síntomas neurológicos. El laboratorio de diagnóstico estatal estaba a 100 millas de distancia y estaba cerrado por las vacaciones de Navidad. El resultado final fue un virus herpes equino-1 EHV-1 brote que resultó en la cuarentena de más de 200 caballos en el hipódromo y una pérdida financiera grave para los propietarios de caballos y el propietario del hipódromo, Churchill Downs, Inc. Imagine las consecuencias si alguna vez tuvieran que posponer el Derby de Kentucky debido a un brote de enfermedad"
La tecnología está destinada a permitir a los médicos diagnosticar rápidamente la enfermedad en su consultorio o en el campo, lo que da como resultado decisiones de manejo de pacientes más informadas y tempranas, al tiempo que mejora notablemente el control de los brotes de enfermedades. Un prerrequisito importante para la adopción generalizada deLas pruebas de cuidado del lado del paciente son la disponibilidad de instrumentos de detección que son económicos, portátiles y capaces de compartir datos de forma inalámbrica a través de Internet.
El sistema utiliza un teléfono inteligente comercial para adquirir e interpretar imágenes en tiempo real de una reacción de amplificación enzimática que tiene lugar en un chip microfluídico de silicio que genera fluorescencia verde y muestra una lectura visual de la prueba. El sistema está compuesto por unteléfono inteligente no modificado y una base portátil impresa en 3D que admite los componentes ópticos y eléctricos, e interactúa con la cámara trasera del teléfono inteligente.
La aplicación de software que funciona en el teléfono inteligente recopila información sobre las pruebas realizadas en la tarjeta microfluídica, información específica del paciente y los resultados de los ensayos, que luego se comunican a una base de datos de almacenamiento en la nube.
El Dr. Nash observa que, "Este proyecto es un cambio de juego. Este es el futuro de la medicina: profesionales de atención médica capacitados de primera línea. No podemos detener los virus y las bacterias, pero podemos diagnosticar más rápidamente. Pudimospara demostrar el claro beneficio para la humanidad, así como para los animales, durante la fase de propuesta del proyecto, y nuestros resultados han demostrado nuestra premisa. A continuación, quiero ir al campo, múltiples sitios, múltiples ubicaciones geográficas y probarsituaciones del mundo real "
U de I estudiante graduada y asistente de investigación Fu Sun ve este proyecto como el cumplimiento de uno de sus principales objetivos profesionales: "Ingresé a la escuela de posgrado con la esperanza de hacer un mundo mejor mediante el desarrollo de dispositivos biomédicos que puedan facilitar la prevención y el diagnóstico de enfermedades eficaces, o tratamiento. Este proyecto está en línea con mi objetivo ya que proporciona una solución de punto de atención para el diagnóstico rápido de enfermedades infecciosas. Conectado a una base de datos en la nube a través de un teléfono inteligente, ayuda a los proveedores de atención médica en el campo a adoptar la era deBig Data e Internet de las Cosas "
El sistema representa la única plataforma hasta la fecha que puede multiplexar la detección de objetivos de ácidos nucleicos virales y otros en una configuración portátil de punto de atención utilizando una gota de fluido corporal, incluida la sangre completa.
Para el Dr. Nash, la experiencia de trabajar con el equipo de la Universidad de Illinois y otros colaboradores del proyecto fue excelente, ya que comenta "En realidad se creó un equipo diverso aquí. ¡Un grupo de personas malvadas e inteligentes! No puedo imaginar iren un proyecto sin ingenieros ahora "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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