Un estudio innovador considerado “fundamentalmente significativo” por los colegas en el campo tecnológico de la salud podría dar lugar a un nuevo método rápido y más preciso de pruebas para el coronavirus, han dicho los científicos.
En un trabajo reciente publicado en Angewandte Chemie, los científicos de IBM Research Europe en Zurich y del Instituto de Tecnología Technion – Israel han demostrado un nuevo método de separar partículas según su tamaño, creando canales virtuales dentro de un fluido que tamizan eficazmente las moléculas.
El estudio se basa en un concepto presentado por el mismo equipo en un documento publicado el año pasado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, en el que los científicos demostraron que era posible establecer campos de flujo dentro de una cámara de microfluidos utilizando la tecnología llamada actuación de campo eléctrico, de una manera imposible de lograr con la tecnología tradicional de bombas y válvulas.
En el estudio más reciente, el equipo utilizó esta tecnología para hacer que el líquido se dividiera en flujos bidireccionales – franjas alternas en las que el fluido se movía en direcciones opuestas. Cuando las partículas se introducen en este flujo se comportan de una manera un tanto no intuitivo: las partículas más pequeñas y ligeras se quedan efectivamente quietas al rebotar rápidamente entre los flujos opuestos, mientras que las partículas más grandes y más pesadas son arrastradas por el flujo.
“Sabemos que todas las partículas de un fluido se mueven en direcciones aleatorias en un proceso llamado movimiento Browniano” dijo Vesna Bacheva, candidata a doctorado en la Facultad de Ingeniería Mecánica Technion, y co-autora del artículo.
“Este es el mismo mecanismo que nos permite oler una pequeña gota de perfume desde el otro lado de la habitación – las moléculas simplemente se abren camino al azar en un proceso también conocido como difusión. Sin embargo, las pequeñas partículas se difunden mucho más rápido que las grandes, y cuando se colocan en el flujo bidireccional se mueven a través de las corrientes de flujo opuestas muy rápidamente. Las moléculas o partículas más grandes se difunden mucho más lentamente y terminan siendo arrastradas por el flujo”.
“Es realmente muy simple”, añadió el Dr. Federico Paratore, investigador postdoctoral de IBM Research en Zurich, que también fue el primer autor del artículo. “Sorprendentemente, no se ha hecho hasta ahora, muy probablemente debido a las limitaciones tecnológicas. Si bien el desarrollo del concepto ciertamente llevó tiempo e iteraciones, con las actuales capacidades de microfabricación el dispositivo final es más bien un simple dispositivo de estado sólido que puede ser producido a gran escala”.
El equipo denominó a su método el “filtro de flujo bidireccional” o BFF, y el hallazgo fue aclamado por uno de los revisores del documento como “una contribución fundamentalmente significativa al campo que solo aparece cada 10-20 años”.
Uno de los usos del BFF demostrado en el documento fue la separación de anticuerpos y partículas de pequeñas moléculas, un uso que podría conducir a una nueva prueba para el coronavirus. Uno de los retos de la prueba de un virus es que una prueba positiva depende de que las moléculas de la sonda y las moléculas del objetivo se encuentren entre sí dentro de la muestra, seguida de la eliminación del exceso de moléculas de la sonda que no se encontraron con su objetivo. Cuando el tamaño de la muestra es muy pequeño, este último paso puede ser extremadamente difícil.
“Nuestro método lo hace muy bien, siempre que los dos elementos de reacción sean de un tamaño suficientemente diferente”, comentó el Prof. Moran Bercovici.
El Dr. Govind Kaigala explicó más adelante: “Afortunadamente, el coronavirus es bastante grande – unos 100 nm de diámetro. Esto es mucho más grande que los anticuerpos u otras sondas que se pueden utilizar para unirse a él. Usando nuestro método esperamos poder colocar la muestra de un paciente en nuestro chip donde se mezclará con las sondas visibles, y entonces ver solo los virus que salen mientras las sondas no unidas se quedan atrás”.