Cómo detectar el covid con un lápiz

Un material tan fácil de encontrar y barato como el grafito de la mina de los lápices es la materia prima sobre la que se ha desarrollado un detector de covid con un 100% de fiabilidad y que cuesta menos de 1,3 euros. Es la propuesta del equipo de investigadores en el que participa César de la Fuente, el biotecnólogo formado en la Universidad de León y hoy catedrático en la Universidad de Pensilvania, que ha recibido numerosas distinciones a lo largo de su brillante carrera.

El objetivo de este dispositivo para diagnóstico avanzado, que utiliza técnicas electroquímicas y ofrece resultados en apenas seis minutos, es permitir a los países y zonas con pocos recursos económicos contar con técnicas de detección rápidas, fiables y económicas que les permitan frenar la expansión de la pandemia. Una preocupación que el equipo de De la Fuente ha manifestado repetidamente en los últimos meses, y que les llevó hace pocos meses a desarrollar también un mecanismo fiable y económico a través de un dispositivo que puede utilizarse en las mascarillas.

«El covid ha provocado más de 3,5 millones de muertes en todo el mundo, y continúa devastando fundamentalmente a países de ingresos medios y bajos. Hasta ahora se han propuesto pruebas de alta frecuencia como la posible solución para prevenir brotes, pero los métodos actuales no son lo suficientemente económicos ni rápidos o escalables como para permitir una amplia prueba de covid». Para hacer frente a esta situación, el equipo (en el que participan también los investigadores Lucas F. de Lima, André L. Ferreira, Marcelo Torres y William R. de Araujo) ha creado el dispositivo Lead (Low-cost Electrochemical Advanced Diagnostic, diagnóstico avanzado electroquímico de bajo coste).

César de la Fuente recibió recientemente el Premio Princesa de Girona de Investigación Científica. TONI ALBIR

Rápida y económica

«Es una prueba de diagnóstico que detecta el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) en 6,5 minutos y cuesta 1,5 dólares por unidad. Se produce con materiales fácilmente accesibles y disponibles comercialmente».

El dispositivo se ensambla con la enzima convertidora de angiotensina humana 2, cables de grafito modificados y un vial de plástico. «Y presenta una sensibilidad comparable a los métodos estándar». Su perfil de rendimiento es del 100% de sensibilidad, especificidad y precisión para las muestras de saliva clínica; y de casi el 90% para las muestras nasofaríngeas y orofaríngeas. «Tampoco se ha detectado reactividad cruzada con otros virus, ni de coronavirus ni de gripe».

Entre otras ventajas, el dispositivo tiene una vida útil viable de cinco días conservado a una temperatura similar a la de las neveras habituales. «Es importante señalar que Lead también diagnosticó con éxito la variante británica del covid, altamente contagiosa. Y que el dispositivo presenta una alta reproducibilidad en todas las condiciones probadas».

El dispositivo Lead, diseñado para detectar los casos de covid de manera rápida y barata. DL

De la Fuente insiste en que «nuestra tecnología es de bajo coste, y se enmarca en las pruebas de ‘hágalo usted mismo’; es decir, abre nuevas vías para facilitar las pruebas de alta frecuencia y el acceso a pruebas de diagnóstico que hoy en día son muy necesarias en entornos con recursos limitados, y comunidades y países que tienen recursos económicos limitados».

Los materiales utilizados para la realización del Lead son de fácil acceso: agua desionizada con un sistema de purificación, una proteína (han utilizado la donada por la Universidad de Pensilvania) y otras sustancias que se compraron en el mercado. Como se adquirieron también lápices de grafito de 0,7 y 0,9 milímetros de diámetro, con el nombre comercial de Pentel y en una tienda local de Filadelfia. La tinta conductora AG se compró también, en Creative Materials.

Las medidas electroquímicas se realizaron utilizando un potenciostato de seis canales; y los viales criogénicos se utilizaron como celda electroquímica. Además los lápices de grafito de 0,9 milímetros se usaron como referencia y contraelectrodos, y los de 0,7 milímetros como WE. La tinta se pintó sobre uno de los grafitos para crear el electrodo de referencia.

Los investigadores señalan que a lo largo de la pandemia se han utilizado diferentes métodos, que usan RT-PCR y pruebas serológicas para diagnosticar el covid en muestras de saliva e hisótopos nasofaríngeos y orofaríngeos. «Las PCR han servido como prueba de referencia durante la pandemia debido a su alta precisión y especificidad. Sin embargo, esta técnica requiere mucho tiempo, es costosa y exige trabajadores altamente cualificados para su tratamiento. Por lo que no es una solución adecuada para pruebas masivas, especialmente en países en desarrollo, que tienen unos recursos limitados».

En el mercado

Además, destacan, «la mayoría de las pruebas rápidas disponibles comercialmente para el diagnóstico del coronavirus se basan en antígenos y presentan una baja sensibilidad, lo que limita su capacidad para identificar con precisión a los individuos asintomáticos. Y eso dificulta el control adecuado de la propagación viral».

Ante esta situación, el equipo insiste en que «existe una necesidad urgente de desarrollar pruebas rápidas, sensibles y de bajo costo para el diagnóstico temprano de las infecciones por covid del síndrome respiratorio agudo severo». Para salvar este obstáculo se han desarrollado ya varios dispositivos portátiles, «que ofrecen un diagnóstico clínico rápido y descentralizado».

Sin embargo, añaden, «estas tecnologías electroquímicas, colorimétricas, serológicas y de base molecular están limitadas por su coste relativamente alto (unos diez dólares por prueba), la necesidad de materiales y equipos que no son fácilmente accesibles, la necesidad de mano de obra especializada y el hecho de que requieren tiempo para ofrecer resultados. No son lo suficientemente rápidos».

Situaciones que se resuelven con el dispositivo de diagnóstico desarrollado por el equipo de De la Fuente. «Esta tecnología para el diagnóstico rápido del covid utiliza materiales altamente accesibles y económicos. Y puede realizarla uno mismo».

Consiste en un transductor hecho de cables de grafito modificados con el receptor 2 de la enzima convertidora de angiotensina humana (ACE2) y un vial de plástico.

Permite detectar el covid en mucho menos tiempo que las pruebas aprobadas hasta ahora por la FDA (la administración de alimentos y medicamentos norteamericana). Y el coste es de 0,3 dólares el vial; 0,2 la unidad de grafito; y 1 dólar todos los modificadores necesarios para garantizar la alta sensibilidad, como el glutaldehído (GA), nanopartículas de oro, cisteamina y albúmina de suero bovino.

«En definitiva, se trata de una prueba de covid rápida y que tiene un coste muy bajo, que es fácil de ensamblar y puede permitir pruebas de alta frecuencia en toda la población. Debido a este bajo coste y a su diseño de bricolaje, Lead permite aumentar el acceso a las pruebas a poblaciones desatendidas».

El biosensor se ha utilizado en varias clínicas con una amplia gama de cargas virales, y muestras de saliva de pacientes del Hospital de Pensilvania. Han mostrado su eficiencia.