Dispositivo óptico detecta biomarcadores en orina

Por el equipo editorial de LabMedica en español
Actualizado el 02 May 2016

Se ha desarrollado un dispositivo óptico compacto que puede detectar rápidamente y con sensibilidad, biomarcadores en orina y tiene la promesa para el desarrollo de pruebas simples de diagnóstico para los punto de atención, útiles en el cáncer y otras enfermedades.

Imagen: Un diagrama del sistema de biosensores MZI para la detección de miARN. (A) Imagen TEM de la sección transversal de una guía de ondas en una rendija de nitruro silicio; imágenes SEM de (b) un convertidor del modo de guía de ondas de una banda de rendija y (c) acoplador de una rejilla de nitruro de silicio. (d) Imagen del biosensor MZI (Fotografía cortesía de la Agencia para las Ciencias, la Tecnología y la Investigación).

Los microácidos ribonucleicos (miARNs) son una clase recientemente descubierto de fragmentos cortos de ARN, de alrededor de 19 a 24 nucleótidos de longitud, no codificantes que son biomarcadores útiles para el diagnóstico de diversas enfermedades, incluyendo la enfermedad cardíaca y algunos tipos de cáncer. Puesto que están sorprendentemente bien conservados en los fluidos tales como la orina y la sangre, su detección es muy adecuada para desarrollar métodos rápidos, para los punto de atención.

Bioingenieros de la Agencia para las Ciencias, la Tecnología y la Investigación (Singapur) idearon un biosensor fotónica de silicio que puede detectar pequeños cambios en la fase de un haz de luz, causados por la hibridación entre una sonda de ADN inmovilizada y miARNs objetivos en una muestra. Un rayo láser viaja a través de una guía de ondas, que se divide en dos brazos: un brazo de detección en la que la luz interactúa con la muestra y un brazo de referencia. Los dos haces de luz luego se vuelven a juntar. La unión entre la sonda de ADN y el miARN objetivo altera la fase de la luz que viaja en el brazo de detección, mientras que la fase en el brazo de referencia permanece sin cambios. La cantidad de miARN objetivo en la muestra puede ser determinado mediante el control de la variación en la intensidad del haz de salida.

Para demostrar el sistema, el equipo lo usó para detectar dos tipos de miARNs en muestras de orina de tres pacientes con cáncer de vejiga en etapa tardía; las pruebas implicaron una sola reacción y se pudieron realizar en 15 minutos. Los niveles de microARN de los pacientes diferían notablemente de las de dos individuos sanos. Un interferómetro Mach-Zehnder (MZI), usado como biosensor, fue fabricado usando procesos estándar complementarios de semiconductores de metal-óxido (CMOS). Para la caracterización óptica del sensor MZI, la luz procedente de un láser sintonizable TSL-510 (Santec; Komaki, Japón; www.santec.com) a una longitud de onda de 1562 nm pasa a través de un controlador de polarización y un colimador de fibra en coleta.

Mi Kyoung Park, PhD, el investigador principal, dijo: “Los métodos existentes para detectar microARNs requieren mucho tiempo y máquinas engorrosos, lo que limita su utilidad en la práctica clínica. Esto nos inspiró para desarrollar un dispositivo simple y eficiente para los puntos de atención que permite la detección de microARN. El dispositivo también es muy sensible y por lo tanto no requiere etiquetado o amplificación; puede proporcionar resultados en 15 minutos, eliminando la necesidad de que los pacientes deban volver por sus resultados; y puede detectar, potencialmente, hasta 16 objetivos en un solo análisis”. El estudio fue publicado originalmente en la edición de septiembre de 2015 de la revista Biosensors and Bioelectronics.

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