• El objetivo es lograr un dispositivo pequeño,
económico y capaz de detectar en 15 minutos la enfermedad
en sus etapas iniciales
• La investigación tiene una parte bioquímica,
centrada en polímeros conductores, a cargo de Luz María
López Marín, y otra de física y tecnologías
MEMS, encabezada por Víctor Manuel Castaño Meneses,
director del CFATA
Para diagnosticar la tuberculosis en forma eficiente, económica
y rápida, una enfermedad infecciosa que provoca la muerte
diaria de cinco mil personas a nivel mundial, investigadores del
campus Juriquilla de la UNAM desarrollan un biochip.
El objetivo es detectar, en 15 minutos y en etapas tempranas,
esta infección, una de las seis que causa más decesos
en el planeta.
El dispositivo se desarrolla en el Centro de Física
Aplicada y Tecnología Avanzada (CFATA), ubicado en Querétaro,
donde el físico Víctor Manuel Castaño Meneses,
la bioquímica Luz María López Marín
y la ingeniera en materiales Concepción Arenas Arrocena trabajan
en dos líneas de investigación paralelas, para tener
listo el primer diseño a finales de este año, y el
primer prototipo, en 2011.
El proyecto tiene dos ramas: por un lado está la
bioquímica, a cargo de las doctoras, y por otro, el desarrollo
de un MEMS, un sistema microelectromecánico, bajo la responsabilidad
de Castaño Meneses. “Son dos aportaciones científicas
importantes que se unirán en un producto final”, comentó
el director del CFATA.
Con un sistema bioquímico de diagnóstico,
incluido dentro de un sistema electro-mecánico de unos pocos
centímetros, el biochip del CFATA será de
tecnología interdisciplinaria.
Anticuerpos que se encienden
En la parte bioquímica del proyecto, López
Marín y Arenas Arrocena ensayan un modelo diagnóstico
que utilizará una muestra de sangre del paciente y detectará,
mediante polímeros conductores, a ciertos anticuerpos que
se expresan cuando hay tuberculosis.
“Estamos probando un polímero conductor, llamado
polianilina, que tiene la propiedad de cambiar su conductividad
y color. Pondremos una capa de polianilina para inmovilizar los
antígenos del paciente, presentes en la muestra de sangre,
para ver cómo cambia la conductividad dentro del polímero.
Cuando la polianilina es conductora, es verde, pero cambia a azul,
cuando no lo es”, explicó Arenas Arrocena.
El primer reto en la bioquímica es inmovilizar la
muestra de sangre con antígenos dentro del polímero
conductor, para asegurar que quede cautiva; el segundo reto es indagar
cómo cambia el color, añadió la experta en
materiales.
A su vez, López Marín señaló
que “la detección de tuberculosis se realiza con métodos
antiguos de microscopía, que requieren un frotis del esputo,
una sustancia que sale de la boca al toser. Luego se hace una tinción
y se ve en el microscopio si existe la bacteria que causa la tubeculosis.
Pero además de lento, es un proceso poco sensible”.
En contraste, el diagnóstico con polianilina es
de alta sensibilidad, pues registra los cambios de conductividad
del polímero en presencia de la bacteria.
“Buscamos un diagnóstico sencillo de realizar
y muy eficiente para identificar los antígenos que genera
el organismo en presencia de la enfermedad”, enfatizó
López, quien ha recibido para este proyecto muestras y colaboración
del Instituto de Investigaciones Biomédicas (IIB) de la UNAM,
en donde también ha colaborado.
MEMS hechos en México
La otra parte del proyecto es el desarrollo de un sistema
microelectromecánico (conocido en el mundo como MEMS, por
las siglas en inglés de Microelectromechanical Systems),
un dispositivo cuadrado, ligero y plano de apenas tres centímetros
por lado, que contiene una “minifábrica” con
diminutos motores, engranes, rotores y sensores que se diseñan
y fabrican según las necesidades del producto final.
Castaño destacó que “en las industrias
automotriz, aeronáutica y electrónica, los MEMS son
cosa de todos los días, pero en el área médica
son extraños y su uso será innovador; no existe en
el mundo ningún equipo que los utilice para hacer diagnóstico
de tuberculosis, así que esperamos que tenga un gran impacto
en el mundo”.
Aunque el desarrollo tecnológico está en
su etapa inicial, en diciembre de 2009 Castaño y su grupo
lograron obtener la licencia y el software por parte de los Laboratorios
Nacionales Sandía, del gobierno de Estados Unidos, y los
más importantes en MEMS.
Ya lograron fabricar los primeros sistemas microelectromecánicos,
y este año probarán el mecanismo bioquímico
dentro de ellos.
Los planes a futuro incluyen la posibilidad de tener, en
cinco años, un robot que permita a los expertos del CFATA
la manufactura del dispositivo en sus propias instalaciones.
“Más adelante, pasaremos de MEMS a NEMS, es
decir, a dispositivos que en vez de microelectromecánicos,
sean a escala nano. Entonces, el lípido, proteína
o sustancia puede ir encapsulada o anclada a una nanopartícula,
que es mil veces más pequeña que lo que tenemos ahora”,
adelantó Castaño.
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