Un poco de norovirus, el microbio altamente infeccioso que causa aproximadamente 20 millones de casos de intoxicación alimentaria en los Estados Unidos cada año, es muy útil. Solo 10 partículas del virus pueden causar enfermedades en humanos. Un equipo deLos investigadores de la Universidad de Arizona han creado un método simple, portátil y económico para detectar niveles extremadamente bajos de norovirus.
Jeong-Yeol Yoon, investigador del Departamento de Ingeniería Biomédica; Soo Chung, estudiante de doctorado en ingeniería de biosistemas que trabaja en el Laboratorio de Biosensores de Yoon; y Kelly A. Reynolds, Presidenta del Departamento de Comunidad, Medio Ambiente y Política en Mel& Enid Zuckerman College of Public Health, dirigió el proyecto. El equipo publicó sus resultados en ACS Omega , el diario oficial de la American Chemical Society, y Yoon presentará la investigación en la Reunión y Exposición Nacional ACS Fall 2019 en San Diego esta semana.
"Los avances en el monitoreo rápido de virus humanos en el agua son esenciales para proteger la salud pública", dijo Reynolds. "Esta tecnología de monitoreo de calidad del agua rápida y de bajo costo podría ser una herramienta transformadora para reducir las cargas de enfermedades tanto locales como globales".
El Centro de Tecnología Ambiental y de Agua de la National Science Foundation en la UA y Tucson Water proporcionaron fondos para esta investigación. Si bien el norovirus a menudo se asocia con cruceros, también puede propagarse rápidamente a través de una comunidad a través de su suministro de agua. Causa aproximadamente 200,000muertes a nivel mundial cada año.
Mantener componentes simples
Los dispositivos para detectar norovirus en pequeñas cantidades ya existen, pero generalmente requieren un entorno de laboratorio con una variedad de microscopios, láseres y espectrómetros que pueden costar miles de dólares. Para detectar norovirus en el campo, como en cruceros o enpozos de agua municipales, el equipo decidió utilizar materiales mucho más simples: papel, en forma de chips de microfluidos y un teléfono inteligente.
"El sustrato de papel es muy barato y fácil de almacenar, y podemos fabricar estos chips fácilmente", dijo Chung. "La estructura fibrosa del papel también permite que el líquido fluya espontáneamente sin usar los sistemas de bombeo de otros chips, como chips de silicio,generalmente requieren "
Sin embargo, los científicos generalmente detectan contaminantes en los chips al medir la dispersión y el reflejo de la luz en una muestra, y la porosidad y opacidad del papel pueden causar una dispersión de fondo que interfiere con las imágenes y dificulta la detección de concentraciones muy pequeñas de un virus., el grupo desarrolló una nueva forma de detectar el norovirus, contando cuentas fluorescentes en lugar de medir la intensidad de la luz.
El proceso comienza con la adición de agua potencialmente contaminada a un extremo de un chip microfluídico de papel. En el otro extremo, un probador agrega pequeñas perlas fluorescentes de poliestireno fluorescentes imagine las pequeñas bolas blancas dentro de una bolsa de frijoles; son del mismo material, pero mucho más pequeño. Cada cuenta está unida a un anticuerpo contra el norovirus. Si hay norovirus presente, varios de los anticuerpos se unen a cada partícula de virus, creando un pequeño grupo de cuentas fluorescentes.
"Las partículas de norovirus son demasiado pequeñas para ser tomadas por el microscopio de un teléfono inteligente, y también lo son los anticuerpos", dijo Yoon. "Pero cuando tienes dos o tres o más de estas bolas unidas, eso indica que el norovirus está allí, causandolas cuentas para agregar ".
Estos grupos de cuentas son lo suficientemente grandes como para que un microscopio de un teléfono inteligente detecte y fotografíe. Luego, una aplicación de teléfono inteligente creada por los investigadores cuenta la cantidad de píxeles iluminados en la imagen para identificar la cantidad de cuentas agregadas y, posteriormente, la cantidad de noroviruspartículas en la muestra. Esa es otra ventaja del chip de papel: a través de la acción capilar, los grupos de cuentas se extienden a lo largo del papel, lo que facilita su recuento. El componente más costoso de todo el dispositivo, el microscopio de un teléfono inteligente, cuesta menosde $ 50. También es fácil de usar.
"No es necesario ser un científico o un ingeniero para ejecutar el dispositivo", dijo Yoon. "La aplicación del teléfono inteligente realizará el análisis automáticamente, por lo que todo lo que tiene que preocuparse es cargar una muestra de agua en elchip."
En el futuro, el equipo espera desarrollar métodos para detectar infecciones por norovirus en pacientes incluso antes, y expandir su plataforma de monitoreo de teléfonos inteligentes para detectar otros peligros, como productos químicos potencialmente cancerígenos. También planean difundir el uso de la plataforma a través deel mundo, luchando y detectando enfermedades de largo alcance con herramientas que están tan extendidas.
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Materiales proporcionados por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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