Microlab altamente automatizado del tamaño de la mitad de una tarjeta de crédito detecta la COVID-19 en 30 minutos

Si el ARN del coronavirus está presente en una muestra de hisopo, la persona de quien se tomó la muestra está infectada. Para iniciar una prueba, el líquido de una muestra de hisopo nasal se deja caer en el microlab, que utiliza campos eléctricos para extraer y purificar cualquier ácido nucleico como el ARN que pueda contener. El ARN purificado luego se convierte en ADN y luego se replica muchas veces usando una técnica conocida como amplificación isotérmica.

A continuación, el equipo utilizó una enzima llamada CRISPR-Cas12, hermana de la enzima CRISPR-Cas9 asociada con el Premio Nobel de Química de este año, para determinar si parte del ADN amplificado provenía del coronavirus. Si es así, la enzima activada desencadena sondas fluorescentes que hacen que la muestra brille. Aquí también, los campos eléctricos juegan un papel crucial al ayudar a concentrar todos los ingredientes importantes (el ADN objetivo, la enzima CRISPR y las sondas fluorescentes) juntos, en un espacio diminuto, más pequeño que el ancho de un cabello humano, lo que aumenta drásticamente las posibilidades de que interactúen.

El equipo creó su dispositivo con un presupuesto reducido de alrededor de 5.000 dólares. Por ahora, el paso de amplificación del ADN se debe realizar fuera del chip, pero los investigadores esperan que en unos meses su laboratorio integre todos los pasos en un solo chip. Varias pruebas de diagnóstico a escala humana utilizan técnicas similares de amplificación de genes y enzimas, pero son más lentas y caras que la nueva prueba, que proporciona resultados en solo 30 minutos. Otras pruebas pueden requerir más pasos manuales y pueden tardar varias horas. Los investigadores dicen que su enfoque no es específico para la COVID-19 y se podría adaptar para detectar la presencia de otros microbios dañinos, como E. coli en muestras de alimentos o agua o tuberculosis y otras enfermedades en la sangre.

“El microlab es un chip de microfluidos de apenas la mitad del tamaño de una tarjeta de crédito que contiene una compleja red de canales, más pequeños que el ancho de un cabello humano”, dijo el autor principal del estudio, Juan G. Santiago, profesor de ingeniería mecánica de la Fundación Charles Lee Powell en Stanford y experto en microfluidos, un campo dedicado al control de fluidos y moléculas a microescala mediante chips. “Nuestro chip es único en el sentido de que utiliza campos eléctricos para purificar los ácidos nucleicos de la muestra y para acelerar las reacciones químicas que nos permiten saber que están presentes”.

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Stanford Medicine