Rápido y barato frente al Covid

Un sistema de diagnóstico de Covid-19, desarrollado en papel y que puede capturar partículas virales en el aliento de una persona, y luego dar un resultado en cuestión de segundos cuando se lleva a un sitio de prueba. Un método no sólo rápido, sino barato , desarrollado a través de un innovador sistema de electroquímica . Es la propuesta de la que César de la Fuente ha desarrollado un prototipo que acaba de ganar los 80.000 euros del primer Premio Nemo de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania y la Facultad de Medicina Perelman, que tiene como objetivo apoyar las ideas iniciales en la intersección de la ingeniería y la medicina, y que en esta primera edición se ha centrado en desarrollos relacionados con el coronavirus, ya que se convocó en febrero, 

En este campo se había volcado también parte de la investigación desarrollada por De la Fuente, que estudió Biotecnología en la Universidad de León, ha ganado los más prestigiosos premios internacionales para jóvenes investigadores y ahora tiene su propia cátedra y dirige el laboratorio de Bioingeniería, Microbiología y Psiquiatría de la Universidad de Pensilvania. 

César de la Fuente, durante sus inicios como investigador en la Universidad de León. Ha ganado algunos de los más destacados premios internacionales para jóvenes investigadores. DL

De la Fuente presentó un sistema de diagnóstico de Covid en papel que podría capturar partículas virales en el aliento de una persona, y ofrecer un rápido resultado sobre cuya base poder seguir haciendo pruebas si fuera necesario. 

Actualmente se realizan pruebas similares para detectar bacterias, con un coste de menos de un dólar. Por eso el profesor se planteó como objetivo realizar las pruebas de Covid a un precio similar, incluso con una huella más pequeña, que pueda integrarse directamente en las mascarillas faciales que se utilizan para protegerse. Un soporte que además, según destaca el jurado que le ha concedido el premio, supone un incentivo para que las pruebas de detección sean utilizadas de manera regular. 

El investigador señala que «el uso de la mascarilla facial es básico para contener la propagación del Covid, ya que antes de saber si se está enfermo se bloquean las gotas que transportan el virus, para que no puedan infectar a otros. La propuesta que hace nuestro prototipo pretende llegar a que la persona que utiliza la mascarilla pueda saber si está infectado con el virus gracias a esas gotas que desprende». 

Las investigaciones del biotecnólogo se centran en biología sintética y simuladores a escala molecular de virus y bacterias, que causan las enfermedades. Obtiene modelos computaciones de grano fino de los lugares de unión de esos microbios, lo que permite a De la Fuente probarlos contra bibliotecas masivas de proteínas, con el objetivo de comprobar con cuáles se unen mejor. 

Además, utiliza otras técnicas de aprendizaje automático que pueden reducir en mayor medida las estructuras moleculares mínimas responsables de la unión, lo que da como resultado fragmentos de proteínas funcionales que son más fáciles de sintetizar y manipular.

La electroquímica

El laboratorio que dirige César de la Fuente ha desarrollado un prototipo para detectar el Covid-19 a través de un mecanismo que no tiene precedentes en el mercado: la electroquímica. El investigador espera poner en el mercado de manera masiva una herramienta rápida y fiable , según adelantó recientemente a Diario de León. Se trata de que pueda beneficiarse de esta herramienta el mayor número de personas. 

El laboratorio trabaja en el desarrollo de nuevos diagnósticos para detectar el virus, entre ellos este prototipo para poder detectarlo de manera rápida, eficiente y barata. 

La tecnología se basa en detectar la afinidad que existe entre el virus y su receptor en células humanas. «Incorporamos el receptor en un aparato de diagnóstico, que cuando se expone a una muestra de un paciente tiene como objetivo poder detectar la presencia del virus». El método de detección se basa en electroquímica, lo que «permite monitorear la unión del virus con su receptor».

El funcionamiento es una simulación dinámica molecular de las proteínas espiga del virus SARS-COV-2 que se une a un receptor ACE2 humano. El laboratorio de De la Fuente ha llevado a cabo simulaciones dinámicas moleculares de las regiones de la proteína espiga de SARS-COV-2 que se unen al receptor ACE2 humano.

Las proteínas en forma de espiga (que dan a los coronavirus su apariencia y nombre, similares a las coronas) se unen a un receptor humano conocido como ACE2. De la Fuente y su equipo buscan ahora caracterizar los elementos moleculares y los factores ambientales que permitan la detección más precisa y confiable del virus.

El sistema de detección propuesto usaría docenas de pequeños electrodos impresos en 3D sembrados con fragmentos diseñados para unirse a las proteínas de espiga del virus SARS-COV-2. Estos electrodos se depositarían sobre papel conductor, sobre el cual se podría introducir una muestra de gotitas respiratorias. La resistencia general de los electrodos aumentaría a medida que más virus se unieran a los fragmentos, lo que significa que la concentración relativa del virus podría medirse instantáneamente con un potenciómetro.

Las pruebas de virus existentes se basan en ensayos de material genético, que tardan en dar resultados más de 24 horas, requieren equipos y reactivos mucho más costosos y deben ser realizados por técnicos capacitados.

«Con nuestra propuesta, una persona podría ir a un sitio de prueba para ver si su máscara está infectada, y luego seguir con otro tipo de prueba si es así», señala De la Fuente.

El investigador ha desarrollado esta tecnología con «el sueño» de que se traduzca en un aparato de mano que permita diagnosticar el Covid-19 de manera rápida y de bajo coste , para poder distribuirlo de manera masiva y hacer análisis a gran parte de la población. 

Por lo que se refiere a los productos de detección que se emplean actualmente, señala que «la tecnología electroquímica es nueva, y sin precedentes en el mercado actual». Un mecanismo capaz de detectar la afinidad con las células humanas porque «se basa en la afinidad natural que el virus (SARS-CoV-2) tiene por el receptor humano ACE2, que sobre todo se encuentra en los pulmones. De ahí que el Covid-19 afecte a los pulmones principalmente».

El biotecnológo confía en el rápido desarrollo de este proyecto, porque «siempre es más fácil poner en el mercado un mecanismo de detección que un medicamento». 

Según ha explicado tras recibir el premio, César de la Fuente utilizará los fondos con los que está dotado para comenzar a desarrollar el prototipo de la prueba de detección de coronavirus en papel, así como otras ideas que permitan detectar patógenos. Sin olvidar una de sus principales líneas de investigación, que se centra en la búsqueda de nuevos fármacos para vencer a las bacterias que se han hecho resistentes a los antibióticos. En el caso del prototipo, es necesario llevar a cabo nuevas investigaciones que permitan hacer más pequeño el sistema de detección, de forma que pueda integrarse en las mascarillas faciales. Aunque apuntan que incluso ahora, sin ese avance,. las versiones más grandes donde se proporcionaron muestras en laboratorios dedicados a realizar pruebas se ha demostrado que son más rápidas y sensiblemente menos costosas que las que se utilizan en este momento.