Detectar infecciones con puntos cuánticos y smartphones.

En el artículo Smartphone detection of antibiotic resistance using convective PCR and a lateral flow assay,  publicado en la revista Sensors and Actuators, científicos australianos desarrollan una forma económica y rápida para identificar el Staphylococcus aureus, una bacteria que causa afecciones graves y a veces fatales, como neumonía e infecciones de las válvulas cardíacas. Es particular preocupación una cepa que no responde al antibiótico de primer recurso provocando sepsis y muerte.  La cepa se denomina  Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA). Una combinación de nanotecnología de puntos cuánticos estándar y una cámara de teléfono inteligente pronto podrá permitir a los médicos identificar bacterias resistentes a los antibióticos en solo 40 minutos, lo que podría salvar la vida de muchos pacientes. Informes recientes estiman 700.000 muertes en todo el mundo debido a la resistencia a los antibióticos. 

Crédito: Sunna Lab.

La identificación rápida de MRSA es esencial para un tratamiento efectivo, pero los métodos actuales lo convierten en un proceso desafiante, incluso dentro de hospitales bien equipados. Investigadores de la Universidad Macquarie y la Universidad de Nueva Gales del Sur, ambos en Australia, han ideado un dispositivo que utiliza ADN bacteriano para identificar positivamente la presencia de Staphylococcus aureus en una muestra de paciente para determinar si la infección responderá a los antibióticos de primera línea. El dispositivo consta completamente de piezas listas para usar e impresas en 3D con un costo total de US $ 26. Los resultados pueden ser leídos por una aplicación colocada en un teléfono celular inteligente. La técnica identifica la bacteria al buscar dos genes clave llamados femA y  mecA. Si los genes están presentes, los puntos cuánticos en las tiras reactivas fluorescen, la cámara de un teléfono inteligente registra la fluorescencia a través de un filtro adjunto y una aplicación muestra los resultados.  Primero, el ADN de la muestra debe aislarse y multiplicarse. El equipo abordó esto usando una técnica llamada reacción en cadena de la polimerasa convectiva o cPCR, una nueva versión de la PCR tradicional, que se usa ampliamente, pero es costosa y requiere técnicos capacitados. A continuación el ADN amplificado se somete a un ensayo de flujo lateral. Estas tiras reactivas contienen anticuerpos capaces de capturar las  secuencias de femA y mecA. Los puntos cuánticos en la tira reactiva actúan como etiquetas fluorescentes cuando se capturan las secuencias clave de ADN. Luego se coloca el teléfono en un soporte que incluye un módulo óptico con filtro, luz LED y una ranura para insertar las tiras reactivas. Para leer la muestra el dispositivo ilumina las tiras, si los puntos cuánticos son fluorescentes, la cámara del teléfono lo recoge con la ayuda del filtro y los resultados se muestran en una aplicación. El dispositivo rápido y portátil resulta ideal para ser utilizado en áreas remotas donde no haya hospitales o laboratorios con el equipamiento y técnicos capaces de hacer este tipo de pruebas. En algunos casos, un día o dos es demasiado tiempo para esperar.  Los médicos comenzarán a tratarlo con antibióticos bajo el supuesto de que tiene una infección, pero si proviene de un organismo resistente a los antibióticos no funcionarán y cuando tenga el resultado del laboratorio, 24 horas después, una peligrosa infección en la sangre ya estará avanzando.

Información complementaria:                                                                                                                  Smartphone detection of antibiotic resistance...        

Tres aniversarios y un nuevo punto de partida.

Alberto L. D'Andrea. Novedades Bioquímicas. Marzo 2013.

En el 2013 confluyen varios aniversarios de hechos con un fuerte impacto en el desarrollo de la ciencia-tecnología y por ende en la sociedad.

Se cumplen 100 años del modelo atómico de Bohr. El primer modelo atómico  confiable nació en 1913 de una conjunción entre la mecánica clásica con la mecánica cuántica. El modelo permitió explicar el espectro de emisión de los elementos y constituyó la base, con el posterior complemento del modelo atómico probabilístico, de muchos de lo progresos del siglo. A partir de un modelo atómico confiable se pudo desarrollar la física del estado sólido y sus aplicaciones: el diodo, el transistor, el amplificador operacional,   el chip, el microchip, el nanochip,…El hombre pudo entrar dentro del núcleo atómico y liberar y controlar la energía nuclear.  También pudo entrar dentro de la célula y conocer el genoma humano y la biosíntesis de proteínas. A la química le permitió sintetizar 50 millones de compuestos inexistentes en la naturaleza,...

También se cumplen 40 años del nacimiento de la biotecnología moderna. A principios de 1973, Stanley N. Cohen y Annie C.Y. Chang de la Universidad de Stanford y Herbert W. Boyer y Robert H. Helling de la Universidad de San Francisco realizaron el primer experimento de ingeniería genética utilizando una técnica conocida como ADN recombinante. Insertaron en bacterias, plásmidos conteniendo genes resistentes a los antibióticos tetraciclina y kanamicina. Luego, sometieron a las bacterias en placas de cultivo a la acción de los antibióticos. Como era de esperar, la mayoría murieron. Sólo sobrevivieron aquellas modificadas genéticamente para resistir a los antibióticos. De la mano del ADN recobinante y la ingeniería genética había nacido la biotecnología moderna .

El primer teléfono celular de la historia el Motorola DynaTAC 8000X  apareció por primera vez hace 30 años, en el año de 1983. Pesaba 780 gramos y la batería sólo brindaba  una hora de conversación u 8 horas en stand-by. Era pesado,  poco estético y con una calidad de sonido regular. No obstante muchos pagaban   los 3.995 dólares que costaba, lo cual lo convirtió inicialmente en un objeto de lujo y solo asequible por determinadas esferas sociales. En 1984, la compañía ya había logrado vender 900.000 teléfonos, cantidad esperada recién para  el año 2000.

Hoy, sólo 30 años después, se vendieron más de 4.000 millones de teléfonos celulares. ¿Usted  tiene uno?

Como si todo esto fuera poco en el año 2013, con la aparición de los primeros equipos para secuenciar en forma relativamente rápida y económica el ADN de nuestros 25.000 genes se abre la puerta  a la secuenciación humana masiva. En relativamente pocos años se espera que  4.000 millones de personas tengan y conozcan su genoma  dando origen  a una  futura medicina genético-molecular.

Tres aniversarios y un nuevo punto de inflexión: 100 años del modelo atómico de Bohr (1913), 40 del nacimiento de la biotecnología moderna (1973),  30 años del primer teléfono celular (1983) y el inicio del camino conducente a la secuenciación masiva del genoma humano (2013).

¡Que año el 2013! ¿Le apostamos ?.