Un equipo multidisciplinar de investigadores afiliados a diversas instituciones brasileñas ha desarrollado un biosensor que permite la detección ultrarrápida y barata del SARS-CoV-2, el virus que causa la Covid-19.
Basados en ácidos nucleicos que detectan simples secuencias complementarias de ADN o ARN, los genosensores son biosensores que hacen posible la realización de pruebas masivas para el análisis inmediato y sensible del material genético.
El resultado del análisis puede estar listo en 30 minutos, con un coste a escala de laboratorio inferior a 1 dólar por genosensor. Los componentes del analizador de impedancia, una parte duradera del dispositivo, cuestan menos de 200 dólares. El dispositivo ya existe a escala de laboratorio, y la tecnología puede transferirse a cualquier empresa que tenga los medios para producirlo en masa.
«Nuestro genosensor puede inmovilizar una simple tira de ADN utilizada como sonda de captura. En condiciones adecuadas, la tira inmovilizada se une a una tira de ADN complementaria contenida en la muestra líquida que se va a analizar. Este proceso, denominado hibridación, demuestra la presencia del SARS-CoV-2 en la muestra, que puede ser saliva u otro fluido corporal», explica la química Juliana Coatrini Soares, primera autora del estudio, que se ha publicado en la revista ‘Materials Chemistry Frontiers’.
CÓMO FUNCIONA
El dispositivo consiste en una monocapa autoensamblada de ácido 11-mercaptoundecanoico (11-MUA) unida químicamente a electrodos de vidrio que contienen cables micrométricos de oro o superficies que contienen nanopartículas de oro. Este entorno es capaz de inmovilizar la tira simple de ADN o ARN utilizada como sonda de captura.
La hibridación con la tira complementaria, si existe en la muestra, se pone de manifiesto mediante variaciones de los parámetros físicos detectadas por espectroscopia de impedancia eléctrica o electroquímica y resonancia de plasmón superficial localizada.
«Tras la hibridación, se produce un aumento de la resistencia eléctrica en la superficie del sensor, que se puede monitorizar mediante un analizador de impedancia de bajo coste que cuesta unos 100 dólares y que ha sido desarrollado en nuestro laboratorio por el ingeniero Lorenzo Buscaglia, miembro del grupo. Otro efecto de la hibridación entre la secuencia de captura y la secuencia complementaria del SARS-CoV-2 es un desplazamiento del pico de absorbancia en el espectro transmitido, que puede monitorizarse mediante resonancia de plasmón superficial localizada utilizando un espectrofotómetro», detalla otro de los autores, Paulo Augusto Raymundo-Pereira.
La mayor sensibilidad alcanzada en el estudio correspondió a 0,3 copias por microlitro, suficiente para detectar la secuencia de ADN en la saliva u otros fluidos corporales. Las secuencias complementarias del SARS-CoV-2 también se diagnosticaron mediante técnicas de aprendizaje automático aplicadas a imágenes de microscopio electrónico de barrido obtenidas de genosensores expuestos a varias concentraciones diferentes de secuencias de ADN complementarias.
«Aplicando algoritmos de aprendizaje automático al procesamiento de imágenes, pudimos obtener un alto grado de precisión para distinguir entre las diferentes concentraciones de secuencias complementarias de ADN del SARS-CoV-2», resalta Raymundo-Pereira.
En los experimentos de detección, la sensibilidad de los genosensores se verificó en muestras de control, incluyendo una secuencia negativa para el SARS-CoV-2 y otros biomarcadores de ADN no relacionados con el virus. El análisis de los datos obtenidos mediante una técnica de proyección multidimensional denominada mapeo de documentos interactivos (IDMAP) mostró una clara separación entre las secuencias de ADN complementarias en diversas concentraciones y las muestras que contenían una secuencia no complementaria u otros biomarcadores de ADN no relacionados con el SARS-CoV-2.
