Este dispositivo, que se evaluó detectando inmunoglobulina G (IgG), un tipo de anticuerpo, en concentraciones «extremadamente bajas, puede servir para el diagnóstico precoz de enfermedades».

Los investigadores de la UPNA implicados en este trabajo, que ha sido publicado en la revista científica Advanced Science, son los catedráticos Ignacio del Villar Fernández e Ignacio R. Matías Maestro, investigadores del Instituto de Smart Cities (ISC), y el estudiante de doctorado Dayron Armas Peña.

El resto del equipo internacional está integrado por especialistas del Instituto de Física Aplicada Nello Carrara de Italia, la Universidad Tecnológica de Varsovia (Polonia) y la Universidad Nacional de Colombia.

El biosensor se basa en una tecnología llamada biofotónica, que utiliza la luz para detectar biomoléculas. Para crear este sensor, el equipo internacional de investigadores ha utilizado nanofilms, que son capas de material extremadamente delgadas (un nanómetro es una millonésima parte de un milímetro) con propiedades ópticas especiales que no se observan en estructuras más grandes.

Estos nanofilms forman lo que se llama un cristal fotónico unidimensional. Este cristal está integrado en una fibra óptica, pulida lateralmente para que la luz interactúe directamente con el entorno externo, donde se encuentran las biomoléculas.

Así, cuando una de ellas se acerca o se adhiere a la superficie pulida de la fibra óptica, afecta a la forma en que la luz se comporta en el cristal fotónico. Estos cambios en la luz son detectados por el sensor, lo que permite identificar la presencia y la cantidad de biomoléculas.

LA «CLAVE DEL ÉXITO»: ALTA SENSIBILIDAD Y PRECISIÓN

Una de las «innovaciones clave» de este biosensor consiste en la elección de nanomateriales con un alto contraste en su índice de refracción (una medida de cómo la luz se desvía al atravesar un material) y bajas pérdidas de luz.

Esto significa que el sensor puede detectar incluso cantidades muy pequeñas de biomoléculas «con una precisión excepcional, lo que es crucial para aplicaciones médicas».

Al lograr un equilibrio entre alta sensibilidad y un parámetro técnico conocido como ancho de banda a media altura (FWHM, por sus siglas en inglés), el dispositivo «puede identificar con claridad las biomoléculas sin confundirlas con otras sustancias».

Esta combinación «mejora significativamente» lo que se conoce como la figura de mérito (FoM, por sus siglas en inglés), un indicador del rendimiento general del dispositivo.

DETECTANDO ENFERMEDADES EN SUS PRIMERAS ETAPAS

En concreto, el rendimiento del biosensor se evaluó detectando el anticuerpo inmunoglobulina G (IgG) en muestras de suero humano. La concentración mínima de una sustancia que el sensor puede detectar se llama límite de detección (LoD, por sus siglas en inglés).

Y el sensor desarrollado por este equipo internacional con participación de la UPNA logró un LoD récord de 70 attomolar (aM), una concentración «extremadamente baja que equivale a detectar una sola molécula entre millones de otras o tener una sola molécula en un océano de un millón de billones de litros de agua».

Este nivel de sensibilidad tiene «importantes implicaciones para el diagnóstico precoz de enfermedades», ya que «permite hallar biomarcadores en cantidades mínimas, cuando las enfermedades apenas comienzan a desarrollarse».

29 septiembre 2024|Fuente: Europa Press |Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2024. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.|Noticia

Los test inmunológicos utilizados en la actualidad se basan en la determinación de autoanticuerpos mediante la técnica Elisa, pero son poco sensibles y ello limita la determinación de las concentraciones extremadamente bajas que suelen estar presentes en los primeros estadios de la enfermedad.

En este escenario, investigadores de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), la Universidad de Valencia (UV) y el Hospital Universitario y Politécnico La Fe, de Valencia, han desarrollado, a escala de laboratorio, un biosensor de alta sensibilidad que permite la detección precoz de sus característicos anticuerpos anti-Ro/SSA a partir de una muestra de unos pocos microlitros de sangre o saliva.

Antígenos
En el lupus, según explica Ángel Maquieira, investigador del Instituto de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM)-UPV, los anticuerpos que se producen están dirigidos contra antígenos ubicados en el núcleo de las células, entre ellos, los anti-Ro/SSA. En concreto, esos anticuerpos pueden detectarse en sangre con anterioridad a otros relacionados con el lupus e incluso sin que existan síntomas.

Los últimos resultados del trabajo desarrollado se han publicado en las revistas ‘Biosensors and Bioelectronics’

Gracias al biosensor desarrollado, en pocos minutos se puede detectar y cuantificar en sangre o saliva esa “huella dactilar particular” del lupus, apunta Maquieira, lo que permite “evaluar precozmente y con gran sensibilidad la sintomatología que presenta el paciente”.

David Giménez, profesor de Químico-Física en la UV, añade que se trata de un nuevo paradigma dentro de los sistemas in vitro, “pues no solamente detectamos las concentraciones de los anticuerpos diana, sino que podemos incluso identificar la manera en la que éstos interaccionan”.

La herramienta desarrollada por los tres equipos a escala de laboratorio podría aplicarse también a otras enfermedades autoinmunes, como el síndrome de Sjögren

Así, la diagnosis se puede realizar mediante las huellas dactilares propias de cada enfermedad, y la prognosis a partir de los niveles de anticuerpos diana. “Se trata pues de un sistema 2 en 1 (diagnosis + prognosis), que disminuye ostensiblemente el número de falsos positivos y negativos”, explica Giménez.

Como prueba de concepto, los ensayos previos mostraron una sensibilidad de 1,51 U/ml de autoanticuerpos, dos órdenes de magnitud superior a las actuales técnicas Elisa comerciales, equivalente a 2.000 veces más sensible que los actuales test diagnósticos.

Alta sensibilidad
Para confirmar su validez a la hora de evaluar los síntomas presentados por los pacientes y su actividad, José Andrés Román, director del Área Clínica de Enfermedades Reumatológicas del Hospital La Fe, probó el biosensor en más de 150 pacientes con lupus y un grupo de control. Los resultados confirmaron su alta exactitud y sensibilidad.

“Calculada a partir de la IC50, fue de 1,51 U/mL, con un rango dinámico entre 0,32 y 7,17 U/mL, nivel de sensibilidad que permite detectar anticuerpos específicos de la enfermedad en estadios incipientes”, señala Román.

Los investigadores cuentan ya con un biosensor patentado y que podría utilizarse en la práctica clínica. Según Maquieira, “el equipamiento ya está disponible, al igual que los reactivos necesarios para realizar los análisis. Los componentes del biosensor son de fácil adquisición y ensamblaje, por lo que su fabricación no es una etapa restrictiva en el proceso de implantación del sistema”.

Para la implantación práctica del biosensor, éste debe validarse, de modo que se analice un número representativo de muestras positivas y de controles negativos, siguiendo los protocolos establecidos en la normativa en vigor. “Si toda la metodología y el equipamiento desarrollados son validados, se podrían usar en los hospitales y otros centros de salud donde se requiera su empleo. Esta fase es la que pretendemos abordar a partir de ahora”, concluye Maquieira.

mayo 27 / 2019 (Diario Médico)

“Buscábamos un detector rápido, preciso, que fuese barato y accesible en todos los puestos de salud. No tan caro como los testes actuales”, explicó a Efe el profesor de la Universidad de Sao Paulo (USP) Francisco Guimaraes, uno de los responsables de la investigación.

A pesar de la importante reducción de los casos de dengue en Brasil durante los dos primeros meses del año -un 80 % menos que en el mismo periodo de 2013, según el Ministerio de Salud , la enfermedad continúa en el punto de mira de las autoridades sanitarias, debido a su efecto letal en algunos pacientes.

Precisamente este martes, la Secretaría Municipal de Sao Paulo informó sobre la muerte de un niño de seis años por causa de esta enfermedad, que durante enero y febrero se cobró la vida de nueve personas.

Según las estadísticas oficiales, cerca del 90 % de los casos de dengue que se registran anualmente en el país ocurren entre diciembre y marzo, en coincidencia con la temporada de lluvias más intensas.

Gracias al nuevo sistema, millones de personas en todo el país podrán saber si tienen dengue o no, ya que en muchas ocasiones los síntomas de la enfermedad son confundidos con los de la gripe.

De acuerdo con el profesor, a través de un examen de sangre del paciente, el biosensor, que está en fase de desarrollo, consigue identificar la enfermedad en su estado inicial e informar sobre el resultado en apenas veinte minutos, mientras que los dispositivos actuales tardan un promedio de tres semanas.

Otro de los avances conseguidos es la reducción de su precio, que rondará entre los 100 reales (unos 45 dólares) y 200 reales (unos 90 dólares), lo que permitirá que centros de salud de las zonas más remotas y pobres del país, como el Amazonas, puedan tener acceso al sistema.

La innovación del biosensor también radica en el tipo de anticuerpo empleado para reaccionar con el virus, presente en la sangre del paciente, según la investigadora Alessandra Figueiredo.

A diferencia de los estudios actuales, basados en los anticuerpos de los mamíferos, el equipo utilizó una proteína presente en los huevos de las gallinas.

“La yema del huevo es muy rica y produce un anticuerpo con una concentración mucho más elevada que la del animal”, apuntó Figueiredo.

De acuerdo con la investigadora, “el anticuerpo generalmente es un material muy caro, pero produciéndolo a través del huevo de gallina se consigue abaratar, porque producimos concentración mucho mayor. Además, es más fácil de producir porque la gallina pone mucho huevo”.

Asimismo, mientras el examen convencional sólo puede ser realizado después del séptimo día en el que los síntomas aparecen, tiempo en el que el organismo comienza a presentar defensa, el nuevo sistema es capaz de detectar la enfermedad en el tercer día de la enfermedad.

“El test precoz que hemos desarrollado puede detectar el virus del dengue pocos días después de que la persona haya sido infectada.

El periodo de incubación es una semana, pero (con el nuevo mecanismo) en los primeros síntomas ya podemos detectar si hay dengue o no”, comentó Guimaraes.

Los científicos, que comenzaron la investigación en 2011, consideran que el teste podría estar listo en dos años, tras pasar la fase de producción y reglamentación.
abril 8/2014 (Cubadebate)