Un equipo interdisciplinario de investigadores de la Universidad de Manchester ha desarrollado un nuevo sistema de prueba basado en grafeno para anticuerpos relacionados con enfermedades, inicialmente dirigido a una enfermedad renal llamada nefropatía membranosa.
El nuevo instrumento, basado en el principio de una microbalanza de cristal de cuarzo (QCM) combinado con una biointerfaz basada en grafeno, ofrece una alternativa barata, rápida, simple y sensible a las pruebas de anticuerpos disponibles actualmente.
“Nuestra investigación tiene el potencial de hacer que las pruebas de anticuerpos para diversas enfermedades estén más disponibles, en el punto de atención como clínicas de médicos de cabecera o residencias de ancianos, en lugar de solo en centros de pruebas especializados“, dijo el Dr. Aravind Vijayaraghavan, de la Universidad de Manchester. quién es el investigador principal de este proyecto.
El equipo de investigadores colaborativos de la Universidad de Manchester, incluido el Departamento de Materiales, el Instituto Nacional de Grafeno y la Facultad de Biología, Medicina y Salud, ha publicado los resultados en dos artículos de acceso abierto en las revistas ACS Sensors y Carbon.
Los investigadores estudiaron primero cómo las biomoléculas, como las proteínas y los lípidos, se adsorben en la superficie de diferentes tipos de materiales de grafeno, como el óxido de grafeno y el óxido de grafeno reducido, que se caracterizan por diferentes grados de modificación química del material de grafeno original.
Sobre la base de este estudio, desarrollaron un método para formar una capa basada en proteínas en el grafeno, que luego puede funcionalizarse con moléculas receptoras específicas para anticuerpos.
Estos receptores aseguran que solo el anticuerpo objetivo se una a la superficie del grafeno y nada más.
Mientras se desarrollaba esta biointerfaz de grafeno utilizando un sistema comercial de microbalanza de cristal de cuarzo, los autores se dieron cuenta de que para que se convirtiera en un sistema de prueba de anticuerpos ampliamente accesible, era esencial un instrumento de lectura alternativo.
Según el Dr. Daniel Melendrez, investigador asociado de la Universidad de Manchester, “un sistema de QCM comercial puede costar más de 50.000 libras esterlinas y no puede estar ampliamente disponible en el punto de atención.
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Con nuestro instrumento económico y compacto, un técnico de salud puede simplemente colocar una pequeña gota de muestra para ser probada en el chip recubierto de grafeno, y el resultado de la prueba se mostrará en tan solo 10 minutos“.
Además, a pesar de ser una prueba sencilla y rápida, este sistema también es cuantitativo, lo que significa que puede medir la concentración de anticuerpos en la muestra de un paciente.
Esta información se puede utilizar para determinar qué tan grave es la enfermedad, cuánto tiempo ha tenido el paciente y si el paciente ha desarrollado una inmunidad ya sea por haber contraído la enfermedad o por haber sido vacunado.
De cara al futuro, el equipo de investigación está planeando desarrollar su prueba para una amplia gama de enfermedades autoinmunes, donde el sistema inmunológico ataca los propios tejidos del cuerpo, por ejemplo, la enfermedad celíaca.
El sistema también podría adaptarse para detectar anticuerpos contra proteínas extrañas o infecciones virales, como COVID-19.
“Debido a la naturaleza barata, rápida, simple y sensible de nuestra prueba, creemos que es ideal para un despliegue a gran escala en respuesta a pandemias en el Reino Unido y en otros lugares.
En particular, el sistema ofrecería un impulso significativo a la capacidad de prueba en países de ingresos bajos y medianos y ubicaciones remotas“, dice el Dr. Vijayaraghavan.
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