Científicos están desarrollando un nuevo test rápido de detección del SARS-CoV-2 basado en una nueva tecnología denominada fluoruro plasmónico

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Ingenieros de la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis han recibido fondos federales para una prueba rápida para detectar el SARS-CoV-2 utilizando una tecnología recientemente desarrollada. Srikanth Singamaneni, profesor de ingeniería mecánica y ciencia de materiales, y su equipo han desarrollado un biosensor rápido, altamente sensible y preciso basado en una nanoprueba fluorescente ultrabrillante, que tiene el potencial de desplegarse ampliamente.

Llamada fluoruro plasmónico, la nanoprueba fluorescente ultrabrillante también puede ayudar en condiciones de recursos limitados porque requiere menos instrumentos complejos para leer los resultados. Singamaneni plantea la hipótesis de que su biosensor basado en flúor plasmónico será 100 veces más sensible en comparación con el método convencional de detección de anticuerpos contra el SARS-CoV-2. Una mayor sensibilidad permitiría a los médicos e investigadores encontrar más fácilmente los casos positivos y disminuir la posibilidad de falsos negativos.

El flúor plasmónico funciona aumentando la señal de fluorescencia al ruido de fondo. Imagínese tratando de atrapar luciérnagas afuera en un día soleado. Puede atrapar una o dos, pero contra el resplandor del sol, esos pequeños insectores son difíciles de ver. ¿Qué pasaría si esas luciérnagas tuvieran el brillo similar a una linterna de alta potencia?

El flúor plasmónico aumenta efectivamente el brillo de los marcadores fluorescentes utilizados en una  granvariedad de métodos de biodetección y bioimagen. Además de la prueba de detección del COVID-19, podría usarse para diagnosticar, por ejemplo, que una persona ha tenido un ataque cardíaco midiendo los niveles de moléculas relevantes en muestras de sangre u orina.

Mediante el uso de fluoruro plasmónico, que está compuesto por nanopartículas de oro recubiertas con colorantes convencionales, los investigadores han logrado conseguir una etiqueta nano fluorescente hasta 6.700 veces más brillante en comparación con los colorantes convencionales, lo que puede conducir a un diagnóstico temprano. Utilizando esta nanoetiqueta como una linterna ultrabrillante, han demostrado la detección de cantidades extremadamente pequeñas de biomoléculas diana en biofluidos e incluso moléculas presentes en el interior celular.  El estudio fue publicado el 20 de abril en la revista Nature Biomedical Engineering.

Las nanopartículas de oro sirven como balizas

En la investigación biomédica y en los laboratorios clínicos, la fluorescencia se utiliza como señal para ver y seguir biomoléculas objetivo con precisión. Es una herramienta extremadamente útil, pero no es perfecta. "El problema de la fluorescencia es que, en muchos casos, no es lo suficientemente intensa", dijo Singamaneni. Si la señal fluorescente no es lo suficientemente fuerte como para destacar contra las señales de fondo, al igual que las luciérnagas contra el resplandor del sol, los investigadores pueden perder de ver cantidades algo menos abundantes pero importantes. "Aumentar el brillo de una nanoprueba es extremadamente difícil", dijo Jingyi Luan, autor principal del artículo. Pero aquí, es la nanopartícula de oro que se encuentra en el centro del flúor plasmónico lo que realmente hace el trabajo de convertir eficientemente las luciérnagas en linternas, por así decirlo. La nanopartícula de oro actúa como una antena, absorbiendo y dispersando fuertemente la luz. Esa luz altamente concentrada se canaliza hacia el fluoróforo colocado alrededor de la nanopartícula. Además de centrar la luz, las nanopartículas aceleran la tasa de emisión de los fluoróforos. Tomados en conjunto, estos dos efectos aumentan la emisión de fluorescencia.

Esencialmente, cada fluoróforo se convierte en un faro más eficiente, y los 200 fluoróforos que se encuentran alrededor de la nanopartícula emiten una señal que es igual a 6.700 fluoróforos normales. Además de detectar pequeñas cantidades de moléculas, el tiempo de detección puede acortarse utilizando fluoruro plasmónico, ya que las balizas más brillantes significan que se necesitan menos proteínas capturadas para determinar su presencia.

Los investigadores también han demostrado que el fluoruro plasmónico permite la detección de múltiples proteínas simultáneamente. Y en la citometría de flujo, el efecto de brillo del flúor plasmónico permite una detección más precisa y sensible de las proteínas en la superficie celular, cuya señal puede haber sido enterrada en el ruido de fondo, utilizando un marcado fluorescente tradicional.

Se han realizado otros esfuerzos para mejorar el marcado fluorescente en las imágenes, pero muchos requieren el uso de una plataforma de detección y flujo de trabajo completamente nueva. Además de la capacidad del fluoruro plasmónico para aumentar considerablemente la sensibilidad y disminuir el tiempo de detección, no requiere ningún cambio en las herramientas o técnicas de laboratorio existentes.

La tecnología ha sido licenciada a Auragent Bioscience LLC por la Oficina de Administración de Tecnología de la Universidad de Washington. Auragent está en el proceso de un mayor desarrollo y ampliación de la producción de fluoruros plasmónicos para su comercialización.

Fuente de la noticia: Washington University in St. Louis. "Rapid COVID-19 test based on new biolabeling technology called plasmonic-fluor." ScienceDaily. ScienceDaily, 20 April 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200420125538.htm