Diagnóstico en el punto de atención de múltiples enfermedades, gracias a la tecnología fotónica

Nueva generación de sistemas de diagnóstico

21.03.2022 - Alemania

COVID 19 ha hecho que la PCR y otras pruebas de antígenos dejen de ser herramientas conocidas sólo por los profesionales de la medicina para convertirse en una experiencia cotidiana para todos nosotros. Con motivo de la finalización con éxito de sus investigaciones sobre la plataforma PoC-BoSens, el consorcio del proyecto dirigido por Fraunhofer IZM puede anunciar el nacimiento de una nueva generación de sistemas de diagnóstico de este tipo: una plataforma fotónica para el diagnóstico preciso en el punto de atención. El núcleo de la plataforma es un sistema analítico automatizado basado en diminutas estructuras de fibra óptica que garantiza mediciones extremadamente precisas y simultáneas con hasta seis canales de detección. Esto supone una detección y un tratamiento mucho más rápidos de enfermedades infecciosas como la tuberculosis o la fiebre Q.

La pandemia de COVID 19 ha sido una dura llamada de atención para que el mundo se dé cuenta de la inmensa importancia de contar con medios rápidos, asequibles y, sobre todo, escalables para diagnosticar y controlar las enfermedades infecciosas. Tanto si se trata de la llegada repentina de virus nuevos y desconocidos como de la larga lucha contra enfermedades que han asolado el mundo durante décadas, a menudo es la falta de herramientas de diagnóstico eficaces y disponibles de inmediato lo que provoca millones de muertes evitables año tras año. A diferencia de otras tecnologías de diagnóstico que pueden ser demasiado caras, poco fiables o simplemente demasiado poco manejables para su uso sobre el terreno, las plataformas de sensores fotónicos representan una revolución para el diagnóstico en el punto de atención. Altamente sensibles, compactas y con capacidad multiplex, prometen permitir la detección rápida y fiable de enfermedades infecciosas.

Como instituto coordinador del proyecto PoC-BoSense, Fraunhofer IZM ha reunido un consorcio internacional de investigadores que trabajan en fotónica, microfluídica, bioquímica, electrónica y biomedicina. Su misión: Desarrollar un sistema de diagnóstico optofluídico que funcione en el punto de atención. El sistema procesa muestras celulares cuantificando los biomarcadores de una serie de enfermedades infecciosas en menos de 15 minutos. Después de un trabajo muy complejo e innovador, la Dra. Alethea Vanessa Zamora Gómez, coordinadora del proyecto en el Instituto Fraunhofer de Fiabilidad y Microintegración IZM, puede informar de la conclusión exitosa del proyecto: "Hemos alcanzado nuestros objetivos y ya estamos trabajando con nuestros socios en proyectos de seguimiento para la integración final y la cualificación de nuestros componentes prototipo. Estamos trabajando para que la plataforma esté lista para su uso comercial, lo que incluye la ampliación del cartucho optofluídico y la unidad de lectura, la realización de pruebas clínicas y la calificación para la clasificación CE."

La innovadora plataforma PoC-BoSens es posible gracias a una combinación pionera en el mundo de novedosos microrresonadores de botella fotónicos con un sistema microfluídico para canalizar las muestras. Los microrresonadores de botella forman parte de una clase de estructuras fotónicas que combinan una sensibilidad excepcional con un diseño muy compacto. Esto los convierte en una opción perfecta para la rápida detección multiplex de moléculas específicas, como ocurre en los diagnósticos de PdC. Lo que ha impedido durante mucho tiempo el uso de esta tecnología en estas aplicaciones ha sido la falta de soluciones de integración adecuadas para los resonadores de botella u otros microresonadores ópticos tridimensionales.

Zamora Gómez y su equipo del Fraunhofer IZM estaban decididos a superar este impasse: Su prototipo de biosensor representa la primera integración con éxito de cuatro microrresonadores de botella en un cartucho práctico. Utilizando las herramientas semiautomatizadas disponibles en los laboratorios del Fraunhofer IZM, las estructuras microscópicamente pequeñas pudieron colocarse en un chip fotónico, una operación que exigía una precisión extrema a una escala inferior a un solo micrómetro. A continuación, el chip fotónico híbrido se acopló a un chip microfluídico en un diseño optofluídico combinado que resulta ideal para la detección de moléculas multiplex. Nadie se había atrevido antes a intentar esta integración completa de un conjunto de microrresonadores de botella en un chip debido a la enorme complejidad de la operación, pero el equipo del proyecto Fraunhofer IZM no se dejó amedrentar por el reto. Su determinación dio sus frutos, ya que su diseño de chip pudo ensamblarse con un sistema de lectura para convertirse en la plataforma PoC-BoSens y analizar las moléculas de citoquinas. Las citoquinas son un grupo de proteínas que desempeñan un papel importante en el sistema inmunitario humano y en ciertas enfermedades infecciosas como la tuberculosis o la fiebre Q. Coordinan la lucha del organismo contra estos patógenos y son importantes para una respuesta inmunitaria satisfactoria. La plataforma PoC-BoSens también puede utilizarse para analizar los anticuerpos que deben identificarse y diagnosticarse rápidamente en determinadas enfermedades como la celiaquía.

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