El deseo de una forma más simple y económica de realizar pruebas de laboratorio comunes para diagnósticos médicos y evitar "lavar los platos" llevó a los investigadores de la Universidad de Connecticut a desarrollar una nueva tecnología que reduce los costos y el tiempo.
Su tecnología basada en pipetas también podría ayudar a que ciertas pruebas médicas estén disponibles en áreas rurales o remotas donde los métodos tradicionales podrían ser prohibitivamente costosos y complicados de realizar.
La prueba de punta de pipeta impresa en 3D desarrollada por los investigadores aprovecha lo que "ha sido durante mucho tiempo el estándar de oro para medir proteínas, patógenos, anticuerpos y otras biomoléculas en matrices complejas", dicen. El método aún emplea el inmunosorbente ligado a enzimasensayo, también conocido como ELISA, pero a través de una ruta diferente. Detallaron sus hallazgos en un artículo publicado recientemente en línea en Química analítica .
Durante 30 años o más, ELISA se ha utilizado para analizar sangre, células y otras muestras biológicas para todo, desde ciertos tipos de cáncer hasta el VIH, desde la enfermedad de Lyme hasta la anemia perniciosa.
Las pruebas ELISA tradicionales se realizan en placas con 96 micropozos; cada pozo funciona como una cámara de prueba separada donde las muestras se pueden combinar con varios agentes que luego reaccionarán con la muestra, generalmente cambiando de color. Los técnicos pueden analizar si unla muestra contiene indicadores de una enfermedad o afección en particular, según la intensidad del color producido durante la reacción.
Si bien es efectivo y preciso, el equipo utilizado para ejecutar ELISA es costoso, a menudo cuesta miles de dólares instalarlo en un laboratorio, y requiere capacitación especializada para realizar pruebas, ya que las técnicas inadecuadas pueden conducir a resultados incorrectos.las pruebas reales, generalmente varias formas de anticuerpos, también pueden ser costosas.
Al igual que muchos laboratorios de investigación, el laboratorio de química de James Rusling donde el asistente de investigación Mohamed Sharafeldin y su principal colaborador, Karteek Kadimisetty '18 Ph.D., realizaron su trabajo, no tiene una lavadora automática ELISA, lo que significa que las placas se utilizan paralas pruebas deben lavarse manualmente, un proceso lento y difícil.
"Las técnicas de lavado ELISA tardan una eternidad", dijo Sharafeldin, quien actualmente está trabajando para obtener su doctorado en química. "Es muy difícil, especialmente en un laboratorio como el nuestro. No tenemos ese tipo de lavadoras sofisticadas".
Cuando Kadimisetty estaba ejecutando ELISA un día, mencionó: "Ojalá hacer ELISA fuera tan simple como pipetear". Ese comentario espontáneo fue el impulso para lo que siguió: un diseño para un adaptador impreso en 3D para pipetas de uso común que podrían funcionaruna prueba ELISA directamente en la punta de la pipeta, sin la necesidad de una placa ELISA tradicional y el costoso equipo que la acompaña.
Cada punta de pipeta de un solo uso representa un micropozo en una placa ELISA; los investigadores también diseñaron una versión con varias puntas que permite pipetear ocho puntas al mismo tiempo. Las puntas se ajustan perfectamente en la mayoría de las pipetas utilizadas en el laboratorioajustes, lo que hace que el manejo de fluidos sea mucho más fácil que con la placa ELISA estándar.
"No queríamos hacer un gran cambio en el ELISA tradicional; solo realizamos cambios controlados por ingeniería", dijo Sharafeldin. "Entonces, lo básico es lo mismo. Usamos los mismos anticuerpos en las mismas concentraciones que ellosutilizamos con ELISA convencional o tradicional, por lo que estamos utilizando los mismos protocolos. Cualquier cosa que pueda ejecutarse con ELISA normal puede ejecutarse con esto, con la ventaja de ser menos costoso, mucho más rápido y accesible ".
Los investigadores probaron las puntas de las pipetas en muestras de pacientes con cáncer de próstata y descubrieron que los resultados de las puntas no solo eran tan precisos como las pruebas ELISA, sino que podían realizar las pruebas con una décima parte de la cantidad de agente de pruebareduciendo significativamente el costo total de la prueba, y en una fracción del tiempo. Las pruebas realizadas por diferentes usuarios con diferentes niveles de habilidad finalmente demostraron los mismos resultados.
Los micropozos de placa ELISA tradicionales contienen 400 microlitros de fluidos cada uno, pero las reacciones necesarias para medir los resultados de la prueba solo ocurren en las paredes de plástico del pozo. Mientras que las puntas ELISA impresas en 3D contienen solo 50 microlitros, el diseño del depósitodentro de la punta aumenta drásticamente el área de superficie donde ocurren las reacciones, lo que permite a los investigadores usar mucho menos de los costosos anticuerpos utilizados para realizar la prueba, y reduce significativamente el tiempo necesario para procesar la prueba y leer los resultados.
"Aquí tenemos una cámara donde la reacción ocurre en todos los puntos", dijo Sharafeldin, refiriéndose al diseño de la punta de la pipeta. "Esto reduce el tiempo del ensayo, que es una cosa importante, porque el ensayo ELISA lleva de cinco aocho horas para correr. Esta puede ejecutarse en 90 minutos "
Las puntas de pipeta tampoco requieren un lector de placas costoso o sofisticado para determinar los resultados de la prueba, como lo hacen las pruebas ELISA. En los ensayos con muestras de cáncer de próstata, los resultados de la punta de la pipeta se leyeron con precisión al tomar una foto del teléfono celular y usaruna aplicación gratuita que mide las intensidades de color en la imagen.
El beneficio, dijo Sharafeldin, es que el usuario que realiza la prueba con las puntas de pipeta no tiene que ser un científico; solo necesita instrucciones simples de pipeteo, luego tomar una fotografía y enviarla a un técnico que pueda leer de forma remotalos resultados para ayudar a hacer un diagnóstico, lo que podría proporcionar nuevas opciones de prueba de menor costo en áreas rurales o aisladas donde establecer un laboratorio ELISA tradicional resultaría desafiante y costoso.
Si bien se necesitan pruebas de muestra adicionales, Sharafeldin es optimista sobre el potencial futuro del diseño de la punta de la pipeta para reducir los costos. También se está comprometiendo con los ingenieros para diseñar una pipeta automática asistida por vacío que facilitaría aún más el uso de las puntas de la pipetay la realización de pruebas ELISA, y estaría disponible por un costo significativamente menor que el equipo ELISA tradicional.
Además de Sharafeldin, Kadimisetty y Rusling, los colaboradores incluyen a Ketki R. Bhalerao, Itti Bist, Abby Jones, Tianqi Chen; y Norman H. Lee, profesor de farmacología y fisiología en la Universidad George Washington.
El proyecto fue apoyado por una Subvención del Plan Académico de UConn y parcialmente respaldado por la Subvención No. EB016707 del Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería NIBIB, NIH.
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Materiales proporcionado por Universidad de Connecticut . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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