Investigadores de la Universidad de Cranfield han desarrollado un método nuevo e innovador para detectar biomarcadores en aguas residuales utilizando sensores de papel de origami, lo que permite el seguimiento de enfermedades infecciosas mediante cámaras de teléfonos móviles. El nuevo dispositivo de prueba es de bajo costo y podría cambiar rápida y drásticamente la forma en que los sistemas de salud pública gestionan futuras pandemias.
Las aguas residuales son una forma clave de rastrear la contaminación
Una de las principales formas de evaluar la prevalencia de enfermedades infecciosas en una población es analizar las aguas residuales. Los investigadores tomaron muestras de diferentes plantas de tratamiento de agua en todo el país y utilizaron los resultados para comprender qué áreas tienen actualmente las tasas de infección más altas. El método se utilizó para rastrear las tasas de infección comunitaria y dirigir las medidas de salud pública durante la pandemia de COVID-19.
Zhugen Yang, profesor de biodetección y salud ambiental en la Universidad de Cranfield, dirigió el desarrollo de los sensores centinela. Se basa en una investigación realizada en 2020 para desarrollar una plataforma en papel y una prueba para detectar el SARS-CoV-2 (comúnmente conocido como COVID-19), la influenza A y la influenza B en aguas residuales utilizando una linterna ultravioleta o la cámara de un teléfono móvil. Hecho por
Hasta ahora, las formas más precisas de analizar muestras de aguas residuales son métodos como las pruebas de reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que deben realizarse en un laboratorio centralizado por personal capacitado. Esto significa que las muestras se recolectan, almacenan y transportan en una cadena de frío hasta el laboratorio antes de su procesamiento, lo que puede llevar varios días y es relativamente costoso.
Las pruebas en papel plegadas de ‘Origami’ se leen en teléfonos móviles
El nuevo método de prueba es rápido, fácil de usar y portátil. Las muestras de aguas residuales se colocan en una hoja de papel impreso en cera y doblada en forma de “origami”. El papel contiene sustancias químicas que reaccionan con marcadores de enfermedades específicas, produciendo un color fluorescente. Usando la cámara de un teléfono móvil, se pueden leer los resultados y recopilar datos rápidamente
El profesor Yang desarrolló el nuevo método como parte del programa nacional de vigilancia de aguas residuales COVID-19. En 2021, en el punto álgido de la pandemia, realizó pruebas de campo utilizando la prueba en cuatro hoteles en cuarentena alrededor del aeropuerto de Heathrow. Todo el proceso desde la muestra hasta la respuesta lleva menos de 90 minutos, en comparación con las aproximadamente cuatro horas que requiere una prueba de PCR realizada en el sótano de uno de los hoteles utilizando un equipo mínimo. Los resultados muestran que este nuevo dispositivo ofrece resultados al menos tan precisos como la prueba de PCR, pero a un costo mucho menor y puede proporcionar una alerta temprana de enfermedades en la comunidad. El dispositivo es particularmente útil para áreas con recursos limitados debido a su facilidad de uso, bajo costo y rápidos resultados.
El profesor Yang comentó: “Durante la COVID-19 demostramos que el análisis rápido de las aguas residuales comunitarias es una forma realmente eficaz de rastrear enfermedades infecciosas y ayudar a gestionar la salud pública. La prueba sencilla que desarrollamos cuesta sólo £1 y utiliza funciones de cámara comúnmente disponibles. Teléfonos móviles, hacerlos fácilmente accesibles, puede ser un verdadero punto de inflexión cuando se trata de predecir tasas de enfermedades y mejorar la salud pública para combatir futuras epidemias”.
El dispositivo se exhibe en el Museo de Ciencias de Londres en reconocimiento a su contribución al Programa Nacional de Vigilancia de Aguas Residuales durante la pandemia de COVID-19.
El desarrollo adicional del experimento cuenta con el apoyo de una subvención del Programa de Liderazgo en Investigación de Leverhulme Trust y el Consejo de Investigación en Biotecnología y Ciencias Biológicas. En el futuro, esto podría usarse para rastrear nuevas variantes y ayudar a monitorear si la variante todavía se está propagando en la comunidad, así como la resistencia a los antimicrobianos desde una perspectiva de salud.
“El sensor centinela de microfluidos de papel permite un monitoreo rápido e in situ de las aguas residuales en entornos comunitarios” se publica en la revista Informes Celulares Ciencias FísicasY también participan científicos de la Universidad de Glasgow y la Universidad de Zhejiang en China.