Un madrileño estudiante de doctorado en el Imperial College London ha recibido la prestigiosa beca Qualcomm Innovation Fellowship para desarrollar un diagnóstico portable de enfermedades infecciosas como la COVID-19
Todos hemos vivido y sentido en los últimos meses los efectos que una pandemia como la del COVID-19 tiene en nuestras vidas: hemos cambiado nuestra manera de relacionarnos, muchos de nuestros trabajos ahora se hacen desde casa y las reuniones dependen de nuestra conexión a internet. Esta digitalización ha sido posible gracias al desarrollo exponencial en las últimas décadas de la microelectrónica, creando avances impensables en conectividad y comunicaciones. En el grupo de investigación de Dr. Pantelis Georgiou del Centro de Tecnología Bio-inspirada (Centre for Bio-Inspired Technology. Imperial College London) trabajamos para traer los beneficios de esta revolución digital al campo del diagnóstico clínico, desarrollando plataformas de diagnóstico portátiles para enfermedades infecciosas usando la misma tecnología que está presente en prácticamente todos nuestros dispositivos cotidianos: la tecnología CMOS.
Para aunar la microelectrónica con la biomedicina, utilizamos unos sensores que nos sirven de puente entre los dos campos. Esto sensores CMOS, llamados ISFET (en inglés, “Ion-Sensitive Field Effect Transistor”), nos permiten detectar cambios en el pH de soluciones que colocamos sobre la superficie de nuestro microchip. Usando una arquitectura parecida a la que encontramos en la cámara de nuestros móviles, creamos cámaras digitales con miles de ISFETs con las que podemos tomar videos de reacciones químicas. Y en estos videos de pH está la clave para un diagnóstico accesible, rápido y fiable.
En la superficie de nuestros sensores podemos realizar reacciones de amplificación de ácidos nucleicos. Con protocolos similares al PCR, podemos crear un molde del ADN/ARN del virus, también llamado primer, que amplifique en la presencia del patógeno. Durante este proceso de amplificación, si nuestro primer se une al ADN/ARN del patógeno, amplificará y veremos un cambio en el pH de nuestra solución que podemos usar para determinar si nuestro paciente requiere atención médica. Usando esta tecnología, en nuestro grupo hemos creado plataformas de diagnóstico portable para pandemias como Malaria y Dengue, obteniendo resultados en menos de 30 minutos.
Para hacer frente a una pandemia como esta, necesitamos un diagnostico que combine la precisión de una prueba PCR, detectando la infección desde sus inicios, y la portabilidad y la sencillez de uso de los test rápidos, a un precio asequible para todos
Sin embargo, la actual pandemia del COVID-19 ha cambiado radicalmente las necesidades de diagnóstico, así como el escenario en el que se realiza. Como hemos podido observar, los diagnósticos clásicos basados en PCR son precisos, pero lentos y costosos para poder diagnosticar a un porcentaje importante de la población; por otro lado, los test rápidos basados en anticuerpos no han ofrecido una fiabilidad suficiente ni permiten detectar el patógeno en los primeros días de infección. Para hacer frente a una pandemia como esta, necesitamos un diagnostico que combine la precisión de una prueba PCR, detectando la infección desde sus inicios, y la portabilidad y la sencillez de uso de los test rápidos, a un precio asequible para todos. Además, este diagnóstico debe adaptarse a la nueva realidad, en la que se debe minimizar el movimiento de personas y la carga sobre los centros de salud primaria. Por ello, este diagnóstico debe poder distribuirse a la población con la mínima interacción posible, preferiblemente por correo a cada casa, y deben ser sencillos de usar por todos al mínimo precio.
Gracias a la prestigiosa Qualcomm Innovation Fellowship galardonada al autor (Miguel Cacho Soblechero) bajo la supervisión de Dr. Pantelis Georgiou, Reader en Biomedical Electronics en ICL, y en colaboración con Dr. Jesus Rodriguez Manzano, Lecturer en Infectious Diseases en ICL, nuestro equipo desarrollará la próxima generación de sensores ISFET adaptados a esta nueva realidad del COVID-19, creando lo que denominamos un “Diagnóstico-en-un-chip”. el proyecto se inspira en la versatilidad y adaptabilidad de los sentidos humanos como la vista o el olfato para diseñar un microchip con múltiples sensores en cada pixel que podrá detectar el COVID-19 desde la palma de nuestra mano. Además, para evitar tener que usar equipamiento externo para obtener un diagnóstico, el sistema integrará estos sensores con microordenadores ARM en un mismo chip, utilizando una capacidad de computación similar a la de un smartphone para desplegar un nuevo modelo de Inteligencia Artificial basada en los sentidos humanos llamada “Sense-Aware”.
Este “Diagnóstico-en-un-chip” permitirá realizar test precisos de una forma económica, rápida y precisa. Con este dispositivo, los servicios de salud podrán obtener un diagnóstico de un porcentaje importante de la población en cuestión de horas, simplemente enviando estos pequeños dispositivos por correo a nuestras casas. Estos resultados nos permitirán entender mejor la situación de la pandemia, y tomar medidas más rápidas y precisas para evitar la propagación descontrolada del virus.
