Unha máscara capaz de detectar se temos Covid-19? O prototipo xa superou as probas científicas

Os enxeñeiros do MIT e Harvard deseñaron un prototipo de máscara facial que pode diagnosticar á persoa que usa a máscara con Covid-19 en aproximadamente 90 minutos. A tecnoloxía tamén se pode utilizar para deseñar sensores portátiles para unha variedade doutros patógenos ou produtos químicos tóxicos. 

Enxeñeiros de o Instituto de Tecnoloxía de Massachusetts (MIT) e de a Universidade de Harvard deseñaron unha nova máscara capaz de diagnosticar ao portador con Covid-19 en uns 90 minutos mediante uns diminutos sensores refugables que se poden axustar a outras máscaras e que tamén poderían adaptarse para detectar outros virus, segundo publican en a revista 'Nature Biotechnology'.

Os sensores baséanse nunha maquinaria celular liofilizada que o equipo de investigación ha desenvolto previamente para o seu uso en diagnósticos en papel de virus como o Ébola e o Zika. 

Nun novo estudo, os investigadores demostraron que os sensores poderían incorporarse non só ás máscaras, senón tamén á roupa, como as batas de laboratorio, ofrecendo potencialmente unha nova forma de controlar a exposición dos traballadores sanitarios a unha variedade de patógenos ou outras ameazas.

"Demostramos que podemos liofilizar unha ampla gama de sensores de bioloxía sintética para detectar acedos nucleicos virales ou bacterianos, así como substancias químicas tóxicas, incluídas as toxinas nerviosas. Prevemos que esta plataforma podería facer posible unha nova xeración de biosensores portátiles para os equipos de resposta inmediata, o persoal sanitario e o persoal militar", afirma James Collins, catedrático Termeer de Enxeñería e Ciencias Médicas do Instituto de Enxeñería e Ciencias Médicas (IMES) do MIT e do Departamento de Enxeñería Biolóxica, e autor principal do estudo.

Os sensores da máscara están deseñados para que o usuario poida activalos cando estea preparado para realizar a proba, e os resultados só se mostran no interior de a máscara, para maior privacidade do usuario.

Peter Nguyen, investigador científico do Instituto Wyss de Enxeñería Inspirada na Bioloxía de a Universidade de Harvard, e Luís Soenksen, Venture Builder da Clínica Abdul Latif Jameel de o MIT para a Aprendizaxe Automática en Saúde e antigo postdoctorado no Instituto Wyss, son os autores principais do estudo.

Os novos sensores vestibles e a máscara facial de diagnóstico baséanse nunha tecnoloxía que Collins comezou a desenvolver hai varios anos. En 2014, demostrou que as proteínas e os acedos nucleicos necesarios para crear redes xenéticas sintéticas que reaccionan a moléculas obxectivo específicas podían incrustarse no papel, e utilizou este enfoque para crear diagnósticos en papel para os virus do Ébola e do Zika.

Nun traballo co laboratorio de Feng Zhang en 2017, Collins desenvolveu outro sistema de sensores sen células, coñecido como SHERLOCK, que se basea nas encimas CRISPR e permite a detección altamente sensible de ácidos nucleicos.

Estes compoñentes do circuíto sen células se liofilizan e permanecen estables durante moitos meses, ata que se rehidratan. Cando se activan con auga, poden interactuar coa súa molécula obxectivo, que pode ser calquera secuencia de ARN ou ADN, así como outros tipos de moléculas, e producir un sinal como un cambio de cor.

Máis recentemente, Collins e os seus colegas empezaron a traballar na incorporación de estes sensores aos téxtiles, co obxectivo de crear unha bata de laboratorio para os traballadores sanitarios ou outras persoas con posible exposición a patógenos.

En primeiro lugar, Soenksen realizou un cribado de centos de tipos de tecidos diferentes, desde o algodón e o poliéster ata a la e a seda, para pescudar cales poderían ser compatibles con este tipo de sensores. "Acabamos identificando un par que se utilizan moito na industria de a moda para confeccionar pezas --explica--. A que mellor resultou foi unha combinación de poliéster e outras fibras sintéticas".

Para fabricar os sensores vestibles, os investigadores incrustaron os seus compoñentes liofilizados nunha pequena sección deste tecido sintético, onde están rodeados por un anel de elastómero de silicona. Esta compartimentación impide que a mostra se evapore ou se difunda fóra do sensor. Para demostrar a tecnoloxía, os investigadores crearon unha chaqueta incrustada cuns 30 destes sensores.

Demostraron que unha pequena salpicadura de líquido con partículas virales, imitando a exposición a un paciente infectado, pode hidratar os compoñentes celulares liofilizados e activar o sensor. Os sensores poden deseñarse para producir distintos tipos de sinais, como un cambio de cor que pode verse a primeira ollada, ou un sinal fluorescente ou luminiscente, que pode lerse cun espectrómetro manual.

Os investigadores tamén deseñaron un espectrómetro portátil que podería integrarse en o tecido, onde pode ler os resultados e transmitilos de forma inalámbrica a un dispositivo móbil.

"Isto dáche un ciclo de retroalimentación de información que pode monitorear a túa exposición ambiental e alertarche a ti e a outros sobre a exposición e onde ocorreu", di Nguyen. Cando os investigadores estaban a terminar o seu traballo sobre os sensores portátiles a principios de 2020, o virus Covid-19 empezou a estenderse por todo o mundo, así que rapidamente decidiron tentar utilizar a súa tecnoloxía para crear un diagnóstico do virus SARSCoV-2.

Para producir a súa máscara facial de diagnóstico, os investigadores incrustaron sensores SHERLOCK liofilizados nunha máscara de papel. Do mesmo xeito que cos sensores portátiles, os compoñentes liofilizados están rodeados de elastómero de silicona. Neste caso, os sensores están colocados no interior da máscara, polo que poden detectar partículas víricas en o alento da persoa que a leva.

A máscara tamén inclúe un pequeno depósito de auga que se libera ao pulsar un botón cando o usuario está listo para realizar a proba. Isto hidrata os compoñentes liofilizados de o sensor SARS-CoV-2, que analiza as pingas de alento acumuladas no interior da máscara e produce un resultado en 90 minutos.

"Esta proba é tan sensible como o estándar de ouro, as probas de PCR de alta sensibilidade, pero é tan rápida como as probas de antígeno que se utilizan para a análise rápida de Covid19", asegura Nguyen.

Os prototipos desenvolvidos neste estudo teñen sensores no interior da máscara para detectar o estado do usuario, así como sensores colocados no exterior das pezas, para detectar a exposición da contorna. Os investigadores tamén poden intercambiar sensores para outros patógenos, como a gripe, o ébola e o zika, ou sensores que desenvolveron para detectar axentes nerviosos organofosforados.

"Grazas a estas demostracións, reducimos a funcionalidade das instalacións de probas moleculares máis modernas a un formato compatible cos escenarios de os dispositivos portátiles nunha gran variedade de aplicacións", afirma Soenksen.

Os investigadores solicitaron a patente da tecnoloxía e agora esperan traballar con unha empresa para seguir desenvolvendo os sensores. "O máis probable é que a máscara sexa a primeira aplicación que podería estar dispoñible", aventura Collins.

"Creo que a máscara facial é probablemente a máis avanzada e a máis próxima a un produto. Xa recibimos moito interese por parte de grupos externos que quererían aproveitar os prototipos que temos e convertelos nun produto aprobado e comercializado", afirma.