Prueba de aliento puede identificar la COVID-19 en pacientes críticamente enfermos

Los coronavirus, que se sabe que infectan a los humanos, generalmente solo causan síntomas infecciosos leves del tracto respiratorio superior. También se sabe que retrasan la respuesta inmune innata a la infección y tienen afinidad por las células epiteliales primarias.

Una característica común de las infecciones virales respiratorias es la liberación de citoquinas inflamatorias. Estas citoquinas condujeron a la producción y liberación de compuestos orgánicos volátiles (COV) como óxido nítrico (NO) y amoníaco (NH4). La tecnología novedosa de prueba de aliento utiliza un único quimiosensor resistivo selectivo hecho de un material semiconductor catalíticamente activo, dirigido a las moléculas de NO y amoníaco en la respiración.


Bioingenieros y otros científicos asociados con el Centro Médico Wexner de la Universidad Estatal de Ohio (Columbus, OH, EUA), desarrollaron una prueba de aliento para la COVID-19, que es un dispositivo electrónico que utiliza un único sensor resistivo, con actividad catalítica, que es altamente selectivo para el NO. La sensibilidad del sensor de trióxido de tungsteno (WO3) en fase γ al NO, la selectividad y la respuesta en presencia de varios compuestos interferentes se habían demostrado anteriormente y se muestran aquí para las condiciones específicas de este estudio, simulando el aliento humano exhalado con varias concentraciones de NO y de los COV más abundantes en el aliento: acetona, isopreno y amoniaco.

El equipo siguió a 46 pacientes que ingresaron en la unidad de cuidados intensivos (UCI) con insuficiencia respiratoria aguda que requirieron ventilación mecánica. La mitad de los pacientes tenían una infección activa por COVID-19 y la otra mitad, no. A todos los pacientes se les realizó una prueba de PCR para COVID-19 cuando ingresaron en la unidad. Los científicos recolectaron muestras del puerto de exhalación del ventilador en bolsas de respiración de 1 litro (bolsas Tedlar, CEL Scientific, Cerritos, CA, EUA) de los pacientes los días 1, 3, 7 y 10 de su estancia hospitalaria. Las muestras de la bolsa de aliento se analizaron dentro de las cuatro horas posteriores a la recolección de la muestra en un laboratorio.

Los investigadores informaron que la prueba de aliento detectó una alta concentración de óxido nítrico (NO) exhalado con un patrón distintivo para los pacientes con neumonía activa por COVID-19. La “impresión del aliento” de la COVID-19 tiene el patrón de la letra griega pequeña omega (ω). La “huella del aliento” identificó a los pacientes con neumonía por COVID-19 con un 88% de exactitud al ser admitidos en la UCI. Además, el índice de sensibilidad de la impresión del aliento (que escala con la concentración del biomarcador clave, amoníaco) parece correlacionarse con la duración de la infección por COVID-19. El valor predictivo negativo de la prueba de aliento fue excelente con 90%.

Matthew C. Exline, MD, neumólogo y autor principal del estudio, dijo: “El estándar de oro para el diagnóstico de la COVID-19 es una prueba de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) que requiere un hisopado nasal incómodo y tiempo en un laboratorio para procesar la muestra y obtener los resultados. La prueba de aliento utilizada en nuestro estudio puede detectar la COVID-19 en 15 segundos”.

Los autores concluyeron que el uso de la tecnología de prueba de aliento para diagnosticar rápidamente a los pacientes con infecciones respiratorias tiene el potencial de mejorar en gran medida nuestra capacidad para evaluar rápidamente tanto a los pacientes como a las personas asintomáticas. Este estudio es el primero en mostrar la aplicación práctica de esta tecnología emergente en un grupo homogéneo de pacientes con una sola infección. El estudio fue publicado el 28 de octubre de 2021 en la revista PLOS ONE.

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Centro Médico Wexner de la Universidad Estatal de Ohio
CEL Scientific