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Ingenieros de la Universidad Estatal de Ohio y sus colegas han automatizado con éxito la prueba bioquímica ELISA en un disco compacto (CD) por primera vez. El
tecnología pendiente de patente implica mezcla de productos químicos dentro de pequeños canales y pozos excavados en la superficie del CD.
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COLUMBUS, Ohio – ingenieros de la Universidad Estatal de Ohio y sus colegas han automatizado con éxito una prueba médica en particular en un disco compacto (CD) por primera vez – y en una fracción del tiempo normal requerido el uso de equipo convencional.
La prueba de ELISA bioquímico – una de la, seguridad alimentaria clínico más utilizado, y pruebas ambientales – normalmente lleva horas o incluso días para llevar a cabo manualmente. El uso de un CD especialmente diseñado, los ingenieros realizaron la prueba de forma automática, y en sólo una hora.
La tecnología pendiente de patente implica mezcla de productos químicos en el interior diminutos pozos excavados en la superficie del CD. El giro de la CD activa de las pruebas.
En un número reciente de la revista Analytical Chemistry, los ingenieros informan de que el CD detecta con éxito una muestra de anticuerpo de rata – una prueba estándar de laboratorio – utilizando sólo una décima parte de la cantidad habitual de los productos químicos.
Esta primera demostración allana el camino para los CD que se utilizarán para detectar rápidamente los agentes patógenos y las toxinas transmitidas por los alimentos, dijo L. James Lee, profesor de ingeniería química y biomolecular en Ohio State. La misma tecnología podría poner a prueba un día por enfermedades humanas como el cáncer y el VIH, utilizando una muestra de células muy pequeñas o una sola gota de sangre.
Lee estima que la primera aplicación comercial de este concepto es al menos dos años de distancia.
La imagen inferior muestra el diseño de CD, con
canales y pozos para 24 pruebas o ensayos, y la foto de arriba muestra un primer plano de un solo ensayo. Imágenes cortesía de la Universidad Estatal de Ohio.
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“Este estudio demuestra que la tecnología es muy prometedora, pero hay retos que superar”, dijo. “Hemos estado trabajando en el diseño de válvulas especiales y otras funciones dentro de la CD, y mejores técnicas para el control de las reacciones químicas.”
“Cuando trabajamos en la escala micro, podemos realizar pruebas más rápidas y con menos material, pero la prueba también se vuelve muy sensible”, explicó. Como productos químicos fluyen a través de los canales y embalses talladas en el CD estrechas, las interacciones entre las moléculas individuales se vuelven muy importantes, y estos pueden afectar los resultados de la prueba.
ELISA, abreviatura de enzimoinmunoensayo, normalmente se lleva a cabo en depósitos mucho más grandes dentro de una placa de microtitulación – una rejilla de plástico tamaño de la palma que se asemeja a una bandeja de cubitos de hielo.
Las placas de microtitulación son equipo estándar en los laboratorios químicos, y la prueba ELISA es una industria de $ 10 mil millones por año. Es la prueba más común para el VIH. Sin embargo, la prueba es tedioso y de trabajo intensivo, en parte debido a la dificultad en la mezcla de productos químicos suficientes a fondo para obtener resultados consistentes.
“Todos los que trabajan en los laboratorios de ciencias de la vida se enamoraría con este sistema CD revolucionario para ELISA porque es más fácil, más rápido y más barato de usar”, dijo Shang-Tian Yang, profesor de ingeniería química y biomolecular en la Ohio State y colaborador en el proyecto . Yang y Lee están fundando una compañía para comercializar la tecnología de CD. Hasta entonces, el desarrollo de productos está siendo manejado por Bioprocesamiento Innovative Company, Inc., una compañía en la que Yang es propietario de una parte.
Lee y Yang están trabajando con Marc Madou, ex de Ohio State y ahora profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de California en Irvine. Estudiante graduado de Ohio State Shengnian Wang y antiguos alumnos de posgrado Siyi Lai y Jun Luo también participaron en el proyecto.
Mientras que otros investigadores han realizado con éxito las pruebas ELISA de micro-arrays, como en un chip de computadora, estas pruebas aún no se habían llevado a cabo de forma manual, paso por paso. El CD del Estado de Ohio realiza todas las medidas necesarias para ELISA automáticamente.
El CD especial se parece a cualquier otra en el lado brillante que almacena los datos; que es el lado que es leído por un láser en un ordenador o reproductor de CD. Pero la parte que normalmente lleva la etiqueta del disco en vez lleva los canales de prueba diminutas dispuestas como los radios de una rueda.
Como gira el CD, la fuerza centrífuga empuja muestras líquidas desde los canales internos hasta el borde, donde se mezcla con pequeñas piscinas de productos químicos para la prueba. Las válvulas de control, que mezcla los productos químicos, y cuándo.
Una vez desarrollado, el CD podría hacer otra cosa que nunca se ha hecho antes: combinar la información médica y equipos de diagnóstico en una sola plataforma. Registros de un paciente y muestras de prueba pueden ser almacenados en un disco.
La tecnología tendrá que saltar varios obstáculos, incluida la evaluación por la Administración de Alimentos y Medicamentos, antes de que esto suceda, dijo Lee. Él ve las pruebas de calidad de agua y pruebas de alimentos como dos aplicaciones que pudieran producirse en el plazo más corto.
Por ahora, los ingenieros trabajarán en la optimización del diseño de canales para diferentes tipos de pruebas.
“Afortunadamente, una vez que hemos encontrado un diseño robusto, necesitaremos sólo para afinar para cada ensayo diferente, en lugar de inventar un juego totalmente nuevo una y otra vez”, dijo Yang.