Plataforma LFI basada en fluorescencia mejorada con metales detecta virus de influenza A en 20 minutos

A lo largo de la historia, como lo demuestra la epidemia de influenza durante la Primera Guerra Mundial, el brote de MERS-CoV en la década de 2010 y la reciente pandemia de COVID-19, ha quedado claro que las enfermedades respiratorias virales surgen de manera recurrente. Factores como poblaciones densas, interacciones estrechas durante los viajes y una mejor conectividad global han contribuido a la propagación más rápida de estas infecciones. Para el rápido manejo y contención de tales brotes, existe una necesidad crítica de métodos de diagnóstico rápidos que puedan detectar rápidamente la presencia de virus, que permita el aislamiento y tratamiento oportuno de las personas afectadas. Los métodos de inmunoensayo de flujo lateral (LFI) basados en fluorescencia han ganado popularidad como mecanismo rápido de detección viral. Dependen de la emisión de luz de moléculas específicas cuando entran en contacto con partículas virales. Sin embargo, este método tiene sus limitaciones, particularmente relacionadas con la sensibilidad para detectar la presencia de virus.

Para abordar las limitaciones de las pruebas rápidas existentes, los científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju (GIST, Gwangju, Corea del Sur) han mejorado las capacidades de los LFI basados en fluorescencia con la introducción de sondas habilitadas con nanovarillas de oro (GNR). El equipo diseñó sondas con una estructura núcleo-cubierta en capas llamada Cy5-mSiO2@GNR, compuesta por un núcleo central GNR, una capa exterior de sílice mesoporosa (mSiO2) y el tinte fluorescente cianina 5 (Cy5). Este novedoso diseño contrarresta los inconvenientes habituales del LFI basado en fluorescencia, como el rápido desvanecimiento de las señales fluorescentes y la baja eficiencia de emisión de luz a través de la fluorescencia mejorada con metales (MEF).

Imagen: Un inmunosensor de flujo lateral altamente sensible con nanovarillas de oro recubiertas de sílice mesoporosos (Fotografía cortesía de GIST)

El equipo de investigación analizó exhaustivamente estas sondas Cy5-mSiO2@GNR, probando su fluorescencia en respuesta a diferentes espesores de capa alrededor del GNR. Identificaron un espesor óptimo de la capa de sílice en 10,3 nm, estableciendo esto como el estándar para lograr la mejora más efectiva de la fluorescencia. Utilizando esta técnica MEF, los investigadores demostraron con éxito el uso de sus sondas optimizadas en una configuración LFI para detectar el virus de la influenza A (VIA).

Con la fluorescencia mejorada proporcionada por el enfoque MEF, el sistema LFI podría identificar VIA en concentraciones de virus muy bajas, detectando el virus en tan solo 20 minutos. Resultó muy específico y capaz de diferenciar el VIA incluso de otros virus como el MERS-CoV y el SARS-CoV-2, responsable de la COVID-19. Además, el sistema mostró una precisión excepcional, superior al 99 %, a la hora de identificar el VIA en muestras tomadas de pacientes. Esta plataforma LFI mejorada basada en Cy5-mSiO2@GNR presenta un avance significativo para el diagnóstico en el punto de atención, ofreciendo una solución sólida para la detección temprana y precisa de VIA, entre otros virus, especialmente en situaciones de emergencia.

"Los hallazgos de esta investigación no sólo pueden transformar las pruebas rápidas en la atención sanitaria, sino que su alcance también puede extenderse a otras formas de diagnóstico de biomoléculas, con el objetivo final de mejorar la calidad de vida de las personas", afirmó el profesor Min-Gon Kim del Departamento de Química de GIST, quien dirigió la investigación.

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