Por Andrew Bolwell, director global de HP Tech Strategy and Ventures
Cómo la precisión en el manejo de micro cantidades de fluidos hace posible la realización de pruebas rápidas de enfermedades infecciosas.
La crisis global causada por el virus COVID-19 ha cambiado la forma en que trabajamos, vamos a la escuela, viajamos y vivimos nuestra vida diaria. El camino de regreso a la normalidad, o al menos a una «nueva norma», no será fácil, pero comienza con pruebas rápidas, rentables y generalizadas que se pueden utilizar para evaluar a las personas que regresan al trabajo para asegurarse de que no lo estén. infectado. Es fundamental realizar pruebas tanto del virus activo para determinar quién está enfermo como de los anticuerpos resultantes para identificar quién ha tenido el virus y es potencialmente inmune.
Según una investigación del Centro Safra de Harvard, se estima que entre el 2% y el 6% de la población de EE. UU., entre cinco y 20 millones de personas, necesitaría hacerse la prueba diaria del virus. Se trata de una empresa enorme si se tiene en cuenta que, a mediados de septiembre, se habían realizado en total 89 millones de pruebas.
Las pruebas actuales todavía son relativamente limitadas y el procesamiento a veces es largo. La mayoría de las pruebas para detectar el nuevo coronavirus (SARS-CoV-2) asociado con COVID-19 actualmente requieren que las muestras del kit de prueba se envíen a un laboratorio, con tiempos de tránsito de hasta 24 horas. Una vez en el laboratorio, la prueba del virus requiere mucho tiempo y trabajo, a veces se extiende hasta seis horas de principio a fin. La gente se queda esperando días por los resultados. La capacidad para realizar pruebas y los suministros necesarios también son limitados. Si bien algunos hospitales grandes tienen laboratorios internos para realizar estas pruebas, solo pueden procesar una fracción de lo que pueden manejar los laboratorios comerciales; Los laboratorios comerciales, a su vez, implican tiempos de espera cada vez más largos debido al aumento de la demanda.
¿Qué pasaría si pudiéramos acercar las pruebas al paciente y reducir el procesamiento de días u horas a minutos? Las pruebas de diagnóstico rápido en el hogar, en el consultorio o en el lugar de atención, permitirían a grandes sectores de la fuerza laboral saber si están libres de virus y si pueden volver al trabajo, o a los estudiantes saber si están bien para regresar al aula. La tecnología de microfluidos podría hacer que eso suceda.
Del laboratorio a la sala de estar
En los términos más simples, la microfluídica es la capacidad de manejar fluidos (como el líquido recolectado con un hisopo nasal o las células de un paciente) a un nivel micro y con gran precisión, reduciendo así múltiples funciones de laboratorio a un formato pequeño y portátil. La tecnología de microfluidos tiene un gran potencial para el diagnóstico de la salud, la agricultura, la medicina forense, las pruebas de agua y la detección ambiental. La portabilidad, la velocidad, la asequibilidad y la alta precisión hacen que las pruebas de microfluidos sean ideales para situaciones como la pandemia actual. Los dispositivos de prueba molecular pequeños y livianos pueden permitir el diagnóstico en el punto de atención, en la oficina o incluso en el hogar, lo que reduce el tiempo de resultado de la prueba de días a minutos.
Es posible que pronto veamos pruebas rápidas y escalables en el punto de atención que nos permitan reanudar nuestra vida normal después de una pandemia.
En todo el mundo, universidades, científicos y empresas están compitiendo para desarrollar pruebas de campo rápidas para COVID-19 utilizando microfluidos. Los investigadores de la Universidad de Michigan están trabajando en pruebas de anticuerpos basadas en microfluidos. Los investigadores de Stanford están explorando la adaptación de pruebas de microfluidos para la tuberculosis para detectar la presencia del virus SARS-CoV-2. Dolomite Microfluidics y Mologic, con sede en el Reino Unido, están colaborando en las pruebas de detección en el punto de necesidad. De hecho, la FDA ha aprobado algunas pruebas en el punto de atención para uso de emergencia de compañías como Cepheid, Mesa Biotech y Abbott Laboratories. Sin embargo, algunas soluciones actuales no son ideales, ya que requieren equipos especializados y experiencia técnica y están limitadas en la cantidad de personas que pueden probar a la vez.
Micro experiencia
Si bien es posible que muchas personas no se den cuenta, HP es líder mundial en microfluidos. HP ha invertido muchos miles de millones de dólares en investigación y desarrollo, así como en equipos de capital, durante las últimas tres décadas para crear la empresa de impresión digital más grande del mundo. La tecnología subyacente desarrollada por HP para la impresión puede colocar algo tan pequeño como una quinta parte del tamaño de una célula humana exactamente donde lo queremos, y bombear fluidos con precisión en picolitros, aproximadamente el 0,001% del tamaño de una gota de lluvia. Todo esto proporciona la base para extender esta tecnología a nuevos dominios.
El equipo de sistemas de impresión especializados de HP está analizando una variedad de aplicaciones de microfluidos para aprovechar nuestra profunda experiencia, desde biopsias no invasivas de células cancerosas hasta aplicaciones de investigación centradas en el tratamiento del cáncer, «impresión» de muestras farmacéuticas y pruebas de anticuerpos. El equipo trabajó recientemente con los CDC en un programa para acelerar las pruebas de nuevos antibióticos diseñados para combatir las bacterias resistentes a los antimicrobianos.
Según los CDC, la resistencia a los antibióticos es un desafío importante para la salud. Solo en los Estados Unidos, al menos 2.8 millones de personas contraen una infección resistente a los antibióticos cada año, y más de 35,000 personas mueren a causa de ella.
“Las bacterias desarrollan continuamente nuevas formas de resistir a los antibióticos; una vez que se aprueba el uso de un medicamento, comienza la cuenta atrás hasta que surge la resistencia. De hecho, la resistencia incluso se ha detectado antes de la aprobación de la FDA ”, explica el Dr. Jean Patel, microbiólogo y ex director científico de la Red de Laboratorios de Resistencia a los Antibióticos de los CDC. «Para salvar vidas y proteger a las personas, es vital hacer que la tecnología sea accesible para los laboratorios de los hospitales en todo el país».
HP y su socio Tecan, un proveedor global líder de instrumentos y soluciones de laboratorio automatizados, tienen como objetivo ayudar a los investigadores en medicina personalizada, desarrollo de terapias y pruebas de virus a desarrollar soluciones efectivas aún más rápido. Esto podría ser de gran ayuda para las universidades y las empresas farmacéuticas de todo el mundo que compiten por encontrar soluciones efectivas para la pandemia.
La dispensación precisa y confiable ayuda a los científicos a investigar nuevos antibióticos, ensayos basados en células, perfiles de enzimas y otras pruebas rápidas.“Creo que la tecnología D300e es increíblemente relevante dada la crisis del COVID-19”, explica el Dr. Klaus Lun, Executive Vice President and Head of the Life Sciences Business de Tecan. “Los tipos de pruebas que se están realizando hoy en día en el ámbito clínico están analizando si un paciente ha contraído o no el nuevo coronavirus. Por el lado de la investigación, el uso de esta tecnología para miniaturizar el volumen de reacción general y aumentar el rendimiento permitirá un análisis más amplio de diferentes cepas de virus para identificar tratamientos potenciales «.
El futuro de las pruebas en su lugar
A medida que los microfluidos continúan acelerando la investigación y el diagnóstico virológicos y epidemiológicos, pronto podríamos ver pruebas rápidas y escalables en el punto de atención que nos permitirían reanudar nuestra vida normal después de una pandemia.
Imagine una prueba de punto de necesidad basada en tecnología de microfluidos que puede determinar la infección en 15 minutos o menos. No más grande que una impresora, podría distribuirse a hospitales, consultorios médicos, aeropuertos, cruceros, sitios de fabricación, almacenes, oficinas, escuelas e incluso hogares para realizar pruebas rápidas y precisas y monitorear el bienestar.
Los técnicos pueden llegar a la entrada de una fábrica de automóviles y ser evaluados y notificados dentro de una breve espera de 15 minutos antes de que se les autorice a trabajar en la línea. Los viajeros de aerolíneas podrían experimentar una prueba similar antes de aprobar la TSA. Los empleados, clientes y proveedores pueden ser evaluados antes de ingresar a edificios de oficinas o salones de convenciones.
Cuanto más rápido podamos analizar de forma asequible a grandes porciones de nuestra población, antes podremos continuar con nuestras vidas.
