Los ingenieros del MIT y la Universidad de Harvard informan que han diseñado una mascarilla facial novedosa que puede diagnosticar Covid-19 en aproximadamente 90 minutos. Las máscaras están integradas con pequeños sensores desechables, basados en tecnología de liofilización. Estos sensores se pueden colocar en otras prendas y también se pueden adaptar para detectar otros virus.
Se libera un pequeño depósito de agua con solo presionar un botón para activar la prueba. Con la máscara actual, solo el usuario ve los resultados.
El equipo desarrolló previamente esta tecnología para su uso en diagnósticos en papel de virus como el Ébola y el Zika. En este estudio, demostraron que los sensores podrían incorporarse no solo en máscaras faciales, sino también en ropa como batas de laboratorio, lo que podría ofrecer una nueva forma de monitorear la exposición de los trabajadores de la salud a una variedad de patógenos u otras amenazas.
“Hemos demostrado que podemos liofilizar una amplia gama de sensores de biología sintética para detectar ácidos nucleicos virales o bacterianos, así como sustancias químicas tóxicas, incluidas las toxinas nerviosas. Imaginamos que esta plataforma podría habilitar biosensores portátiles de próxima generación para los socorristas, el personal de atención médica y el personal militar”, dice James Collins del MIT, autor principal del estudio.
Estos componentes del circuito sin células se liofilizan y permanecen estables durante muchos meses, hasta que se rehidratan. Cuando se activan con agua, pueden interactuar con su molécula objetivo, que puede ser cualquier secuencia de ARN o ADN, así como con otros tipos de moléculas, y producir una señal, como un cambio de color.
Esto se basa en trabajos anteriores, cuando Collins y sus colaboradores desarrollaron un sistema de sensores sin células, conocido como SHERLOCK, que se basa en enzimas CRISPR y permite la detección altamente sensible de ácidos nucleicos.
Más recientemente, Collins y sus colegas comenzaron a trabajar en la incorporación de estos sensores en los textiles, con el objetivo de crear una bata de laboratorio para los trabajadores de la salud u otras personas con posible exposición a patógenos.
Para fabricar sensores portátiles, los investigadores incorporaron sus componentes liofilizados en una pequeña sección de tejido sintético, donde están rodeados por un anillo de elastómero de silicona. Esta compartimentación evita que la muestra se evapore o se difunda fuera del sensor. Para demostrar la tecnología, los investigadores crearon una chaqueta incrustada con aproximadamente 30 de estos sensores.
Demostraron que una pequeña salpicadura de líquido que contiene partículas virales, imitando la exposición a un paciente infectado, puede hidratar los componentes celulares liofilizados y activar el sensor. Los sensores pueden diseñarse para producir diferentes tipos de señales, incluido un cambio de color que se puede ver a simple vista, o una señal fluorescente o luminiscente, que se puede leer con un espectrómetro de mano.
Los investigadores también diseñaron un espectrómetro portátil que podría integrarse en la tela, donde puede leer los resultados y transmitirlos de forma inalámbrica a un dispositivo móvil.
"Esto le brinda un ciclo de retroalimentación de información que puede monitorear su exposición ambiental y alertarlo a usted y a otros sobre la exposición y dónde sucedió", dice Peter Nguyen, científico investigador del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard, y autor principal de el estudio.
Para producir su máscara facial de diagnóstico, los investigadores incorporaron sensores SHERLOCK liofilizados en una máscara de papel. Al igual que con los sensores portátiles, los componentes liofilizados están rodeados de elastómero de silicona. En este caso, los sensores se colocan en el interior de la máscara, para que puedan detectar partículas virales en el aliento de la persona que lleva la máscara.
"Esta prueba es tan sensible como el estándar de oro, las pruebas de PCR altamente sensibles, pero es tan rápida como las pruebas de antígenos que se utilizan para el análisis rápido de Covid-19", dice Nguyen.