Los investigadores del Laboratorio de Pequeños Dispositivos del MIT han desarrollado un conjunto de bloques modulares que se pueden juntar de diferentes maneras para producir dispositivos de diagnóstico. Estos dispositivos "plug-and-play", que requieren poca experiencia para ensamblar, pueden evaluar los niveles de glucosa en sangreen pacientes diabéticos o detectar infección viral, entre otras funciones.
"Nuestra motivación a largo plazo es permitir que los laboratorios pequeños y de bajos recursos generen sus propias bibliotecas de diagnósticos plug-and-play para tratar a sus poblaciones de pacientes locales de forma independiente", dice Anna Young, codirectora del Laboratorio de Pequeños Dispositivos del MIT, profesor del Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia, y uno de los autores principales del artículo.
Usando este sistema, llamado bloques Ampli, el equipo del MIT está trabajando en dispositivos para detectar el cáncer, así como el virus del Zika y otras enfermedades infecciosas. Los bloques son económicos, cuestan alrededor de 6 centavos por cuatro bloques y no requieren refrigeración.o manejo especial, haciéndolos atractivos para su uso en el mundo en desarrollo.
"Vemos estos kits de construcción como una forma de reducir las barreras para hacer tecnología médica", dice José Gómez-Márquez, codirector del Laboratorio de Pequeños Dispositivos y autor principal del artículo.
Elizabeth Phillips '13, estudiante de posgrado en la Universidad de Purdue, también es autora principal del artículo, que aparece en la revista Materiales avanzados de atención médica el 16 de mayo. Otros autores incluyen a Kimberly Hamad-Schifferli, profesora asociada de ingeniería en la Universidad de Massachusetts en Boston y científica visitante en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT; Nikolas Albarran, ingeniero senior en el Laboratorio de Pequeños Dispositivos; JonahButler, estudiante de tercer año del MIT; y Kaira Lujan, una ex estudiante visitante en el Laboratorio de Pequeños Dispositivos.
Diagnóstico personalizado
Durante la última década, muchos investigadores han estado trabajando en dispositivos de diagnóstico pequeños y portátiles basados en reacciones químicas que ocurren en tiras de papel. Muchas de estas pruebas utilizan la tecnología de flujo lateral, que es el mismo enfoque utilizado en las pruebas de embarazo en el hogar.
A pesar de estos esfuerzos, tales pruebas no se han implementado ampliamente. Un obstáculo, dice Gómez-Márquez, es que muchos de estos dispositivos no están diseñados teniendo en cuenta la capacidad de fabricación a gran escala. Otro es que las empresas pueden no estar interesadas en la masaproducir un diagnóstico de una enfermedad que no afecta a un gran número de personas.
Los investigadores de Little Devices Lab se dieron cuenta de que podían obtener estos diagnósticos en manos de muchas más personas si creaban un kit de componentes modulares que se pueden juntar para generar exactamente lo que el usuario necesita. Con ese fin, han creado sobre40 bloques de construcción diferentes que los trabajadores de laboratorio de todo el mundo podrían ensamblar fácilmente por sí mismos, tal como la gente comenzó a ensamblar sus propias radios y otros dispositivos electrónicos a partir de "paneles" electrónicos disponibles comercialmente en la década de 1970.
"Cuando salió la placa electrónica, eso significaba que las personas no tenían que preocuparse por construir sus propias resistencias o condensadores. Podrían preocuparse por lo que realmente querían usar electrónica, que es hacer todo el circuito", Gómez-Márquez dice.
En este caso, los componentes consisten en una hoja de papel o fibra de vidrio intercalada entre un bloque de plástico o metal y una cubierta de vidrio. Los bloques, que miden aproximadamente media pulgada en cada borde, pueden juntarse a lo largo de cualquier borde.de los bloques contienen canales para que las muestras fluyan directamente, algunos tienen giros y otros pueden recibir una muestra de una pipeta o mezclar varios reactivos.
Los bloques también pueden realizar diferentes funciones bioquímicas. Muchos contienen anticuerpos que pueden detectar una molécula específica en una muestra de sangre u orina. Esos anticuerpos están unidos a nanopartículas que cambian de color cuando la molécula objetivo está presente, lo que indica un resultado positivo.
Estos bloques se pueden alinear de diferentes maneras, lo que permite al usuario crear diagnósticos basados en una reacción o una serie de reacciones. En un ejemplo, los investigadores combinaron bloques que detectan tres moléculas diferentes para crear una prueba de ácido isonicotínico, que puederevelar si los pacientes con tuberculosis toman sus medicamentos.
Los bloques están codificados por colores por función, lo que facilita el ensamblaje de dispositivos prediseñados utilizando instrucciones que los investigadores planean poner en línea. También esperan que los usuarios desarrollen y contribuyan con sus propias especificaciones a la guía en línea.
Mejor rendimiento
Los investigadores también demostraron que, de alguna manera, estos bloques pueden superar las versiones anteriores de los dispositivos de diagnóstico en papel. Por ejemplo, descubrieron que podían ejecutar una muestra de ida y vuelta sobre una tira de prueba varias veces, mejorando la señal. Esto podría hacer quees más fácil obtener resultados confiables de las muestras de orina y saliva, que generalmente son más diluidas que las muestras de sangre, pero son más fáciles de obtener de los pacientes.
"Estas son cosas que no se pueden hacer con pruebas de flujo lateral estándar, porque no son modulares, solo se pueden ejecutar una vez", dice Hamad-Schifferli.
El equipo ahora está trabajando en pruebas para el virus del papiloma humano, la malaria y la enfermedad de Lyme, entre otras. También están trabajando en bloques que pueden sintetizar compuestos útiles, incluidos medicamentos, así como bloques que incorporan componentes eléctricos como los LED.
El objetivo final es poner la tecnología en manos de pequeños laboratorios tanto en países industrializados como en desarrollo, para que puedan crear sus propios diagnósticos. El equipo del MIT ya los envió a laboratorios en Chile y Nicaragua, donde se han utilizadopara desarrollar dispositivos para monitorear la adherencia del paciente al tratamiento de la TB y para detectar una variante genética que haga que la malaria sea más difícil de tratar.
Los investigadores ahora están investigando técnicas de fabricación a gran escala, y esperan lanzar una empresa para fabricar y distribuir los kits en todo el mundo.
"Estamos entusiasmados de abrir la plataforma a otros investigadores para que puedan usar los bloques y generar sus propias reacciones", dice Young.
La investigación fue financiada por un regalo de Autodesk y el Servicio de Salud Pública de EE. UU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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