Dispositivo portátil detecta rápidamente patógenos bacterianos mediante nueva firma óptica

Recibir los resultados de un análisis de sangre u otras evaluaciones diagnósticas a menudo implica un período de espera de uno a siete días, dependiendo del objetivo específico de la prueba. Este desfase puede atribuirse principalmente a los laboriosos pasos para el procesamiento y análisis de las muestras. Las cantidades de células enfermas o patógenos en muestras de fluidos son tan pequeñas que requieren cultivo en entornos controlados para aumentar su número. Posteriormente, estos cultivos se tiñen y se examinan al microscopio. Este procedimiento integral se extiende durante varios días para alcanzar un resultado positivo o negativo concluyente. Ahora, los investigadores han identificado una nueva firma óptica en una clase de cuentas magnéticas de uso común, conocidas como Dynabeads. Este descubrimiento tiene el potencial de acelerar la detección de contaminantes en diversas pruebas de diagnóstico, como la identificación de rastros del patógeno transmitido por los alimentos Salmonella.

Las Dynabeads, perlas magnéticas microscópicas, pueden recubrirse con anticuerpos que se adhieren a moléculas objetivo específicas, como patógenos. Normalmente, las Dynabeads se integran en soluciones para capturar las moléculas deseadas, pero son esenciales pasos adicionales que requieren mucho tiempo para confirmar su presencia y unión a las perlas. Un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, Cambridge, MA, EUA) ha aprovechado la óptica, específicamente la espectroscopia Raman, para confirmar la presencia de patógenos unidos a Dynabead. La espectroscopia Raman es una técnica óptica para identificar moléculas específicas a través de la forma única en que una molécula dispersa la luz, conocida como su "firma Raman". Los investigadores descubrieron que los Dynabeads exhiben una firma Raman inusualmente fuerte, similar a una etiqueta fluorescente, lo que permite una detección rápida con esta firma distintiva que funciona como un "reportero". La detección rápida de esta señal puede confirmar la existencia de un patógeno objetivo en una muestra determinada en menos de un segundo.

En una demostración práctica, los investigadores mezclaron Dynabeads en viales que contenían agua contaminada con Salmonella. Estas perlas se aislaron magnéticamente en portaobjetos de microscopio, después de lo cual los investigadores midieron cómo la luz se dispersaba a través del fluido al exponerse a la luz láser. En tan solo medio segundo, se detectó la firma Raman de las Dynabeads, lo que confirmó la presencia de Dynabeads unidas y, en consecuencia, Salmonella en el líquido. Esta novedosa técnica supera los métodos convencionales en velocidad e incorpora componentes que podrían adaptarse a formatos más compactos y portátiles. El equipo está trabajando activamente en el diseño de un dispositivo portátil capaz de detectar rápidamente una variedad de patógenos bacterianos. En particular, los investigadores pretenden aplicar este método a condiciones críticas como la sepsis, donde la detección rápida de patógenos es vital y las pruebas de laboratorio existentes pueden no cumplir rápidamente con este requisito.

"Esta técnica sería útil en una situación en la que un médico intenta limitar la fuente de una infección para poder informar mejor la prescripción de antibióticos, así como para la detección de patógenos conocidos en alimentos y agua", dijo la coautora del estudio Marissa McDonald, estudiante de posgrado del Programa Harvard-MIT en Ciencias y Tecnología de la Salud. "Además, esperamos que este enfoque conduzca eventualmente a un mayor acceso a diagnósticos avanzados en entornos con recursos limitados".

"Hay muchos casos, como en la sepsis, en los que las células patógenas no siempre se pueden cultivar en una placa", dijo Jongwan Lee, asociado postdoctoral del MIT y coautor del estudio. "En ese caso, nuestra técnica podría detectar rápidamente estos patógenos".

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MIT