A medida que el COVID-19 continúa propagándose, los cuellos de botella en los suministros y el personal de laboratorio han llevado a largos tiempos de espera para obtener resultados en algunas áreas. En un nuevo estudio, los investigadores de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign demostraron un prototipo de un COVID-19 y un instrumento portátil fácil de usar para leer los resultados con un teléfono inteligente en 30 minutos, lo que podría permitir el diagnóstico en el punto de atención sin necesidad de enviar muestras a un laboratorio.
"Si tal dispositivo y prueba estuvieran disponibles, podríamos realizar la prueba de COVID-19 en eventos públicos, auditorios, reuniones grandes y potencialmente incluso en el hogar para realizar una autoprueba. Los resultados podrían enviarse al sistema de salud pública correspondiente paracoordinación ", dijo Rashid Bashir, profesor de bioingeniería y decano de la Facultad de Ingeniería Grainger en Illinois. Bashir codirigió el estudio con el profesor de ingeniería eléctrica e informática Brian Cunningham y el profesor de ciencias mecánicas e ingeniería Bill King.
Las pruebas típicas para el SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19, toman una muestra de un paciente con un hisopo nasofaríngeo largo, colocan ese hisopo en una sustancia llamada medio de transporte viral y lo envían a un laboratorio paraproceso de varios pasos para extraer, aislar y multiplicar el ARN revelador dentro del virus. Este proceso de multiplicación de ARN, llamado RT-PCR, requiere varios ciclos de fluctuación de temperatura, equipo especializado y personal capacitado, dijo Cunningham.
como se informa en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , el equipo de Illinois utilizó un proceso más simple para analizar el medio de transporte viral, llamado LAMP, que pasa por alto los pasos de extracción y purificación de ARN.
"LAMP solo necesita una temperatura - 65 ° C - por lo que es mucho más fácil de controlar", dijo el estudiante graduado Anurup Ganguli, el primer autor del estudio. "Además, LAMP funciona de manera más robusta que la PCR, especialmente cuando haycontaminantes en la muestra de prueba. Podemos calentar brevemente la muestra, abrir el virus y detectar la secuencia genética que identifica específicamente al SARS-CoV-2. "
Los investigadores compararon el ensayo LAMP con la PCR, primero usando líquido nasal sintético enriquecido con el virus y luego con muestras clínicas. Encontraron que los resultados estaban de acuerdo con los resultados de la PCR y documentaron la sensibilidad y especificidad de la prueba LAMP.
Luego, los investigadores incorporaron el ensayo LAMP en un pequeño cartucho de microfluidos impreso en 3D que tiene dos ranuras de entrada para jeringas: una para el medio de transporte viral que contiene la muestra, otra para los químicos LAMP. Una vez que se inyectan los dos, reaccionandentro del cartucho.
"Utilizamos fabricación aditiva moderna y de alta velocidad para fabricar estos cartuchos. Todo se puede escalar rápidamente a cientos de miles de pruebas", dijo King. "El aumento de la producción suele ser el mayor obstáculo para las aplicaciones comerciales de microfluidoscartuchos, y podemos superar ese obstáculo utilizando este nuevo enfoque. La fabricación aditiva moderna es elástica y escalable, y puede incrementarse muy rápidamente en comparación con las tecnologías de fabricación heredadas ".
El equipo está trabajando con Fast Radius Inc., una empresa de tecnología con sede en Chicago cofundada por King, para fabricar los cartuchos de microfluidos.
El cartucho se puede insertar en un instrumento portátil de mano con una cámara de calentamiento, que calienta el cartucho a 65 grados Celsius durante la reacción, y una base para teléfono inteligente para leer los resultados. En aproximadamente 30 minutos, un resultado positivoEl resultado emitirá luz fluorescente.
"El lector ilumina los compartimentos de líquidos con luz de LED azules, mientras que la cámara trasera del teléfono graba una película de la luz fluorescente verde que se genera", dijo Cunningham.
Los investigadores demostraron el dispositivo portátil con muestras clínicas adicionales y encontraron que los resultados coincidían con los del procedimiento de laboratorio de PCR estándar.
Los investigadores están explorando si el ensayo funcionaría con muestras de saliva para eliminar la necesidad de hisopos nasofaríngeos y recolectando más datos de pacientes mientras consideran los próximos pasos para las aprobaciones regulatorias, dijo Bashir.
La Fundación Nacional de Ciencias, los Institutos Nacionales de Salud y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa apoyaron este trabajo. Se obtuvieron muestras clínicas de OSF HealthCare en colaboración con la Dra. Sarah Stewart deRamirez y con el apoyo de Jump Applied Research in Community Health a través deAsociación de ingeniería y simulación entre OSF HealthCare y la U. de I.
Bashir, Cunningham y King están afiliados al Beckman Institute for Advanced Science and Technology, el Carle Illinois College of Medicine y el Holonyak Micro and Nanotechnology Lab en Illinois. Bashir y Cunningham también están afiliados al Cancer Center en Illinois y el CarlR. Woese Institute for Genomic Biology.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Oficina de noticias . Original escrito por Liz Ahlberg Touchstone. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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