En un estudio publicado recientemente en la revista Pequeña, los autores proporcionan una revisión sobre tecnologías a micro y nanoescala que avanzaron en el diagnóstico de enfermedades virales.
Estudio:Tecnologías a micro y nanoescala para el diagnóstico de infecciones virales. Haber de imagen:nito / Shutterstock.com
El diagnóstico de infecciones virales depende en gran medida de la capacidad de medir moléculas virales como oligonucleótidos o glicoproteínas en una muestra biológica. Algunos de los métodos convencionales que se utilizan para hacer esto incluyen la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), inmunoensayos en fase sólida (SPI), cultivo de células, e inmunofluorescencia.
Si bien estos métodos son confiables y rápidos, a menudo se asocian con varias limitaciones, incluido un costo relativamente alto, la complejidad de los métodos, la necesidad de personal capacitado para realizar estos experimentos, y falta de alta precisión. Estos enfoques tampoco pueden detectar alrededor de un tercio de las infecciones virales respiratorias, gastroenteritis viral, y encefalitis viral.
Claramente, Sigue existiendo la necesidad de tecnologías de diagnóstico de bajo costo que sean prácticas, portátil, de confianza, preciso, y permitir aplicaciones en el punto de atención (POC). La aparición de tecnologías a micro y nanoescala ha ofrecido una resolución potencial a los desafíos asociados con los métodos convencionales utilizados para el diagnóstico viral.
Algunas de las ventajas clave asociadas con las tecnologías a micro y nanoescala incluyen la miniaturización, automatización, sentido práctico, y naturaleza amigable para el usuario. Estas tecnologías a menudo utilizan canales de microfluidos de bajo costo con una alta relación superficie-volumen y requisitos mínimos de volumen. reduciendo así el consumo de muestras y reactivos costosos. Las tecnologías a micro y nanoescala son soluciones rentables que son capaces de detectar la enorme diversidad de virus de mamíferos que se sabe que infectan a los seres humanos.
Hasta la fecha, Se han utilizado tecnologías de micro y nanoescala para mejorar todos los aspectos de los procesos de diagnóstico de enfermedades virales. Esto incluye muestreo, procesamiento de muestras, reconocimiento, enriquecimiento, métodos de detección.
Se pueden usar varios tipos de muestras obtenidas del cuerpo humano para detectar moléculas virales con fines de diagnóstico. Para la mayoría de las pruebas de laboratorio, estas muestras incluyen saliva, semen, orina, esputo, y heces. Sin embargo, También se pueden recolectar muestras cuando el paciente se somete a un procedimiento quirúrgico y / o está bajo anestesia, que incluye cerebroespinal, amniótico, cable, o líquido sinovial.
Los hisopos a base de parche de microagujas (MN) se han utilizado durante varias décadas para fines de muestreo. Algunas ventajas asociadas con los parches de MN incluyen una gran superficie y la capacidad de penetrar profundamente en la piel, permitiendo así la captura eficiente de virus. De hecho, cuando se usa para el diagnóstico etiológico temprano de COVID-19, Se han evitado tasas elevadas de "resultados falsos negativos".
También se han desarrollado varios tipos diferentes de dispositivos de muestreo de aire exhalado para la detección de virus basados en tecnologías a micro y nanoescala. En comparación con los dispositivos de exhalación anteriores que son muy incómodos, Estos nuevos dispositivos son más cómodos y, por lo tanto, se pueden utilizar para la detección temprana de infecciones virales respiratorias.
Entre las diferentes tecnologías a micro y nanoescala que se han utilizado para avanzar en los métodos de detección viral se incluyen las tecnologías de microfluidos. El procesamiento de muestras de microfluidos puede detectar rápidamente patógenos virales en un entorno dinámico.
Las tecnologías de laboratorio en chip que están equipadas con sistemas de microfluidos han producido resultados prometedores por su utilidad en el diagnóstico de virus. Cada canal del sistema de microfluidos tiene una función específica, como la preparación de muestras, mezcla de reactivos, o detección, permitiendo así la integración de métodos de detección convencionales en un chip miniaturizado.
Algunas de las ventajas asociadas con este tipo de dispositivo de diagnóstico incluyen requisitos mínimos de volumen de muestra y versatilidad tanto para fines clínicos como personales. Es más, Estos dispositivos de microfluidos también pueden separar cualquier molécula no deseada del objetivo de interés, permitiendo así que los virus se detecten fácilmente en la sangre, saliva, hisopos nasofaríngeos, o muestras de orina.
Como muchas muestras tendrán concentraciones bajas de biomarcadores importantes que se utilizan para respaldar el diagnóstico de un virus, Las técnicas precisas y fiables de reconocimiento y enriquecimiento son fundamentales. Como los virus son organismos extremadamente pequeños que pueden tener un tamaño de entre 20 y 90 nanómetros (nm), es fundamental que los métodos de reconocimiento y enriquecimiento sean capaces de aislar, visualizante, y diferenciar estos pequeños microorganismos de otras moléculas dentro de la muestra.
Para tal fin, varias nanopartículas diferentes, incluidos puntos cuánticos, así como nanopartículas metálicas y a base de carbono, se han utilizado para diversas aplicaciones virales. En particular, nanopartículas funcionalizadas que se han conjugado con biomoléculas como ácidos nucleicos, anticuerpos, o las proteínas han aumentado la especificidad de las técnicas de amplificación al detectar virus, incluso cuando está presente en concentraciones muy bajas.
Se han desarrollado varias técnicas de detección basadas en tecnologías de micro y nanoescala en un esfuerzo por mejorar la sensibilidad, rentabilidad, y facilidad de uso en comparación con los métodos de detección convencionales.
Técnicas basadas en nanopartículas, por ejemplo, a menudo utilizan nanopartículas metálicas y no metálicas como resultado de su utilidad en la detección de enfermedades infecciosas. Algunas de las nanopartículas metálicas más comunes que se han utilizado para este propósito incluyen oro, plata, oxido de hierro, óxido de zinc, y nanopartículas de dióxido de titanio.
También se han empleado varias técnicas basadas en microchips para la detección de virus. Sensores ópticos, sensores electrónicos, electromagnético, biosensores piezoeléctricos, y los biosensores de microarrays de ácido desoxirribonucleico (ADN) son algunas de las diferentes tecnologías que se han acoplado con plataformas en un chip para miniaturizar los métodos de diagnóstico.
Algunos de los diferentes métodos que se han empleado para producir dispositivos de microfluidos fáciles de usar y de bajo costo incluyen el micromecanizado, fresado de control numérico por computadora, litografía blanda, y dióxido de carbono (CO 2 ) Corte por láser.
También se han utilizado métodos de impresión bidimensionales (2D) y tridimensionales (3D) para acelerar la producción de varios dispositivos de diagnóstico viral. En tono rimbombante, La impresión 3D se puede combinar con otros métodos de fabricación convencionales, como el mecanizado, molienda, y litografía, en un esfuerzo por fabricar dispositivos complejos.
Los métodos de fabricación adicionales que se discutieron por su utilidad en la producción de sistemas a micro y nanoescala con fines de diagnóstico viral incluyen la serigrafía, xurografía, y placa de circuito impreso (PCB) de laboratorio.
En general, tanto las micro como las nanotecnologías tienen un papel cada vez más importante en los procesos de diagnóstico viral. La validación clínica y la optimización de estas tecnologías aún son necesarias para avanzar en su incorporación tanto en la investigación como en las aplicaciones clínicas.
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