La pandemia del COVID-19, para estos momentos, ya ha contagiado a más de 14,7 millones de personas en todo el mundo. Igualmente, ha cobrado las vidas de más de 600 mil. Ahora, continúa su imparable avance por las naciones mientras estas corren para encontrar una vacuna o una forma de contrarrestar el virus.
Por ahora, a falta de estas alternativas, nuestras mejores líneas de defensa siguen siendo la prevención del contagio y la detección temprana de este. Por esto, en el mundo se están gestando infinidad de ensayos que buscan crear pruebas que permitan diagnosticar la enfermedad con tanta exactitud como velocidad.
Es en este terreno donde entra el método de biosensores ultrasensibles propuestos por Jiangtao Cheng, profesor asociado de ingeniería mecánica y Wei Zhou profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática. Según su diseño, dado a conocer este 29 de junio en ACS Nano, sería posible detectar el SARS-CoV-2 en muestras más pequeñas, en menos tiempo y con mayor exactitud.
Había un margen de error muy grande
Tanto Cheng como Zhou iniciaron este estudio al reconocer que los métodos actuales de diagnóstico del COVID-19 aún dejan que desear. A más de medio año desde su primera mención en el mundo, el coronavirus sigue sin contar con un método rápido, eficiente y confiable con el que detectar su presencia.
En efecto, hay muchos en la actualidad, pero ninguno cuenta todavía con las tres características en simultáneo. Aquellos que son más precisos suelen ser costos tanto en dinero, como en mano de obra como en tiempo. Por otro lado, existen otras pruebas que prometen resultados en 15 minutos o menos, pero que no son exactas y tienen un margen de error amplio. Por lo que, al utilizarlas muchos casos de COVID-19 podrían pasar por debajo de la mesa sin ser apropiadamente diagnosticados.
Un sistema mejorado
Ahora, la metodología que plantean los profesores de ingeniería implica un nuevo nivel de detalle a la hora de evaluar las muestras de los tests de coronavirus. Por lo general, el tamaño de estas debe ser significativo para poder detectar grandes concentraciones del virus SARS-CoV-2 su ARN o los anticuerpos que este activa en el organismo.
Sin embargo, con los biosensores, esto ya no es una necesidad. De hecho, pueden obtener toda la información que necesitan a través de una simple microgota de la muestra. Gracias a esto, no hay largos y engorrosos procedimientos de extracción o replicación (como en otros métodos). El proceso implica la condensación de la gota, y de sus componentes. Lo que se traduce en una separación, detección y análisis veloz de estos, que da resultados en solo minutos.
Todo tiene que ver con la fricción
El método a través del cual funciona este mecanismo tiene que ver principalmente con el manejo de la fricción. Mientras más roce presente una superficie, menos posibilidad tendrán los elementos para moverse por esta.
Para este caso, son las gotitas líquidas de la muestra las que serán sometidas a diversos niveles de roce sobre una superficie previamente diseñada para conseguir dispersar lo más posible su formación natural. De este modo, se convierte en una delgada película que se extiende por la superficie en lugar de ser una gota redondeada en un sector de esta.
“Toboganes acuáticos” para dirigir la muestra
Las áreas con más roce contarán con un recubrimiento de nanoantena, diseñado tanto para añadir más fricción, como para permitir el análisis de los compuestos que queden en su superficie. De este modo, a través de los “toboganes acuáticos” en el equipo, la microgota de esparcirá y el líquido encontrará en segundos su camino hasta las nanoantenas.
Luego de que la gota se encuentra debidamente anclada, esta pasa por un proceso de evaporación parcial asistida por Leidenfrost. Con este, se evapora de forma parcial la gota y se garantiza que tanto esta como sus componentes queden condensado en la nanoantena.
Un diagnóstico más rápido
Luego de esto, a través de una espectroscopía Raman de superficie mejorada, que consiste en apuntar al concentrado con un láser que genera señales vibratorias de luz –que actúan como una huella dactilar para la muestra–. Gracias a esto, se puede detectar, en cuestión de minutos, qué contenidos se encuentran en esta microgota.
Por lo que, se puede averiguar si el SARS-CoV-2 se encuentra presente en esa lista con mucha más rapidez. Además, el hecho de condensar los elementos también ayuda a que los resultados sean más precisos y disminuye la posibilidad de que una parte de la muestra no fuera apropiadamente analizada.
¿Qué viene ahora?
En estos momentos, tanto Cheng como Zhou se encuentran en dos búsquedas vitales. Primordialmente, ya se encuentran en las gestiones pertinentes para patentar su recién diseñado método.
Por otro lado, también buscan un financiamiento por parte de los Institutos Nacionales de Salud. Ya que, de este modo, contarían con el capital para reproducir su método y comenzar a presentarlo como una alternativa que permite su uso generalizado.
Referencia:
Partial Leidenfrost Evaporation-Assisted Ultrasensitive Surface-Enhanced Raman Spectroscopy in a Janus Water Droplet on Hierarchical Plasmonic Micro-/Nanostructures: https://doi.org/10.1021/acsnano.0c04239