Detector de norovirus (Virus causante de diarrea) para teléfonos inteligentes

Hecho infame por brotes en cruceros, el norovirus realmente puede arruinar unas vacaciones, causando vómitos severos, diarrea y dolor de estómago. Pero el virus altamente infeccioso también puede atacar más cerca de casa, con brotes de agua y alimentos en los sistemas municipales de agua, escuelas y restaurantes. Hoy, los investigadores informan de un dispositivo sensible y portátil que puede detectar tan pocas partículas de norovirus en el agua.

Los investigadores presentarán sus resultados en la Reunión y Exposición Nacional de Otoño 2019 de la American Chemical Society (ACS). ACS, la sociedad científica más grande del mundo, llevará a cabo la reunión en San Diego hasta el jueves 29 de agosto de 2019. Cuenta con más de 9,500 presentaciones sobre una amplia gama de temas científicos.

El norovirus causa alrededor de 20 millones de casos de intoxicación alimentaria en los Estados Unidos cada año. Investigadores de la Universidad de Arizona están trabajando en una forma fácil, económica y extremadamente sensible de detectar el norovirus usando un teléfono celular y, en su mayoría, piezas disponibles en el mercado. El dispositivo podría implementarse en cruceros y otras áreas donde los laboratorios son inaccesibles. Estos resultados de la investigación se presentaron en la Reunión y Exposición Nacional de la Sociedad Química de Otoño de la American Chemical Society en San Diego.

“Solo se necesita una cantidad muy pequeña de partículas de norovirus para causar una infección en humanos, por lo que necesitamos un método de detección realmente sensible”, dice Jeong-Yeol Yoon, Ph.D., quien dirigió el equipo. “Además, los científicos no pueden cultivar norovirus en el laboratorio, y los anticuerpos disponibles contra el patógeno no son muy fuertes”. Como resultado, la detección de cantidades muy pequeñas de norovirus en muestras de agua o alimentos generalmente implica un método basado en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que lleva varias horas y debe ser realizado en un laboratorio por personal capacitado.

En trabajos anteriores, Yoon y sus colegas de la Universidad de Arizona desarrollaron un dispositivo basado en un teléfono inteligente que podía detectar niveles bajos de norovirus midiendo la luz dispersada de las cuentas de poliestireno unidas en un chip microfluídico de papel. “Aunque nuestro límite de detección era realmente bajo, el problema era que el norovirus puede ser infeccioso a concentraciones aún más bajas”, dice Yoon. “Cuando hablamos de este trabajo en las conferencias, la respuesta que recibimos fue que necesitamos proporcionar un método aún más fácil que pueda detectar concentraciones mucho más bajas de virus”.

Entonces, el equipo regresó al laboratorio y desarrolló un nuevo enfoque que utiliza fluorescencia, en lugar de dispersión de luz, para detectar el norovirus. Los investigadores convirtieron un teléfono inteligente ordinario en un microscopio de fluorescencia al conectar un accesorio de microscopio de luz disponible en el mercado, una fuente de luz separada y dos filtros de paso de banda. A un canal de su chip microfluídico de papel, agregaron una muestra de agua que contiene norovirus. Luego, los investigadores agregaron una suspensión de cuentas fluorescentes con anticuerpos contra el norovirus unidos a ellas. La acción capilar del papel hizo que los dos líquidos fluyeran y se mezclaran. Cada partícula de norovirus individual se une a múltiples cuentas fluorescentes a través de sus anticuerpos unidos, haciendo que las cuentas se agreguen y produzcan un tamaño mucho más grande de imagen fluorescente.

El equipo tomó fotos del chip con su microscopio de fluorescencia basado en un teléfono inteligente, y una aplicación calculó las concentraciones de norovirus a partir del recuento de píxeles de las imágenes. “El límite de detección más bajo correspondía a aproximadamente 5 o 6 partículas de norovirus por muestra, por lo que está muy cerca del nivel de un solo virus”, dice Yoon. Debido a que tan solo 10 partículas de virus pueden causar enfermedades en las personas, el nuevo método es lo suficientemente sensible para aplicaciones prácticas.

Recientemente, Yoon y sus colegas hicieron el sistema más compacto y portátil al encerrar el microscopio fluorescente, la fuente de luz y los filtros ópticos en una caja impresa en 3D. También desarrollaron una aplicación de computación en la nube para analizar las imágenes grandes y enviar los resultados de vuelta al teléfono inteligente. Además, encontraron una manera de concentrar las muestras dentro del chip de papel para poder analizar volúmenes de muestra mucho más grandes.

El dispositivo podría detectar cantidades minúsculas de norovirus tanto en agua purificada como en aguas residuales recuperadas, que están muy sucias. El agua del grifo, por otro lado, era propensa a errores. “Creemos que el cloro en el agua del grifo está afectando el ensayo”, dice Yoon. “No creemos que sea un problema tratar el agua para eliminar el cloro antes de realizar nuestro método”. Yoon imagina que el personal de los sistemas municipales de agua podría usar el dispositivo y la aplicación para verificar si hay norovirus en el suministro de agua. Para probar el uso del ensayo en el campo, el equipo está colaborando con Kelly Reynolds, Ph.D., en la misma institución, así como con Tucson Water.

Ahora, Yoon y sus colegas están trabajando en el uso de su dispositivo basado en teléfonos inteligentes para diagnosticar infecciones por norovirus en pacientes en una etapa más temprana de lo que es posible actualmente. Para hacer esto, planean analizar muestras fecales. “Cuando el norovirus alcanza niveles detectables por otros métodos, la persona ya está gravemente enferma”, dice Yoon. “Pero si podemos detectar el virus antes, pueden recibir atención médica antes”. La detección temprana también podría ayudar a frenar la propagación de la enfermedad en situaciones aisladas y abarrotadas, como los cruceros, donde distinguir entre un malestar estomacal común y una infección por norovirus podría guiar los esfuerzos de cuarentena o acelerar el traslado de un pasajero a puerto para recibir tratamiento.

Fuente: scitechdaily.com