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20/09/2017

SPED - Nuevo dispositivo electroquímico basado en papel para diagnóstico medico

Ámbito:
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Un grupo de investigación en Ingeniería Biomédica e Indusrial de la Universidad de Purdue ha diseñado y fabricado un dispositivo electroquímico basado en papel para diagnósticos sensibles en entornos de bajos recursos y en el punto de atención (POC). El dispositivo, al que han denominado SPED (self-powered, paper-based electrochemical device) es económico, ligero, mecánicamente flexible, fácil de usar y desechable por combustión. El dispositivo está compuesto de dos capas, la superior es de papel de celulosa con dominios hidrófobos que incorporan canales microfluídicos que permiten la absorción hidrofílica para ensayos colorimétricos precisos y zonas de prueba auto-pipeteadoras para detección electroquímica. La capa inferior es un generador triboeléctrico (TEG) fabricado en papel hidrofóbico y capaz de recoger energía eléctrica de la interacción del analito con el dispositivo. Así mismo, se ha diseñado y fabricado un potenciostato de mano económico y recargable que interactúa con SPED, permitiendo la detección electroquímica cuantitativa exacta de hasta el momento glucosa, ácido úrico y l-lactato. La batería que alimenta el potenciostato puede ser recargada por el usuario, utilizando la descarga secuencial de un condensador previamente cargado con el TEG integrado en SPED. Este dispositivo permite identificar y cuantificar automáticamente cada una de las pruebas colorimétricas a partir de una imagen digital tomada bajo una amplia gama de condiciones de luz ambiental, para proporcionar resultados de diagnóstico rápidos al usuario, así como facilitar la consulta remota de expertos.

Se trata por tanto de un dispositivo autoalimentado, basado en papel, capaz de realizar ensayos electroquímicos rápidos, precisos y sensibles en combinación con un potenciostato portátil de bajo costo que se puede recargar usando un TEG basado en papel. El dispositivo es compatible con tecnologías de impresión masiva, tales como impresión roll-to-roll o deposición por pulverización. Puede realizar análisis "multiplexados" que permiten la detección altamente sensible y precisa de varios analitos en los puntos de atención o POC. De igual forma, podrían emplearse para alimentar otros dispositivos electrónicos facilitando la aplicación de telemedicina en entornos de recursos limitados.

Los SPED se utilizaron para detectar biomarcadores como glucosa, ácido úrico y L-lactato, cetonas y glóbulos blancos, que indican factores relacionados con la función hepática y renal, desnutrición y anemia. Futuras versiones de la tecnología contendrán varias capas adicionales para ensayos más complejos que permitan detectar enfermedades como el dengue, la fiebre amarilla, la malaria, el VIH y la hepatitis.

La primera plataforma de inmunodetección electroquímica portátil basada en papel para diagnóstico rápido fuer desarrollada por investigadores de la universidad canadiense MacGill. La investigación se publicó en abril del 2016 en la revista del Instituto Americano de Física Biomicrofluidics. Se trataba de una plataforma de bajo costo, para emplear en los puntos de atención (POC) para el diagnóstico de la coinfección por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) y del virus de la hepatitis C(VHC) en muestras de suero. El sistema es un disipositivo de papel con 8 biosensores electroquímicos para un uso práctico, de una sola vez, desechable, de un lector de electroquímica, de mano, hecho a la medida, llamado potenciostato. Permite la realización de 8 pruebas simultáneas, 4 para anticuerpos VIH y 4 para anticuerpos VHC en muestras de suero. El tiempo requerido para obtener unos resultados con alta exactitud, sensibilidad y especificidad, son 20 minutos. El siguiente paso para este grupo de investigación era ajustar el dispositivo para un uso práctico, estudiar la estabilidad durante el almacenamiento a largo plazo y comenzar las pruebas con pacientes reales en Canadá y Kenia.

A nivel nacional existen grupos de investigación que trabajan con chips microfluidicos, como es el caso del grupo de nanobioanalisis de la U. de Oviedo que han aplicado chips de microfluídica en diferentes ámbitos como en la separación y detección de neurotransmisores, detección de anticuerpos como la inmunoglobulina humana, detección de ADN del virus del SARS, o la separación y determinación de compuestos fenólicos en aceite de oliva. Por otro lado, actualmente están estudiando la integración de sistemas de detección electroquímica en dispositivos microfluídicos de papel. El empleo de un material flexible, de bajo coste, fácil almacenamiento, transporte y desechabilidad resulta muy adecuado para el diagnóstico barato y rápido de enfermedades en zonas de recursos limitados o países en desarrollo.

Para más información sobre la noticia pinchar el siguiente enlace.

 

Imágenes: Dispositivo de diagnóstico médico SPED (proporcionada por la U. de Purdue) y Logo CBRNe Summit Europe 2017.

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