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La prueba casera de HIV-AIDS podía ser una realidad en el plazo de dos años

Un dispositivo portátil similar a una prueba de embarazo casera que pueda descubrir rápidamente la presencia de enfermedades infecciosas, incluyendo HIV-AIDS y sarampión así como los agentes biológicos tales como ricina y ántrax, es la meta de un nuevo proyecto de investigación común entre el instituto de Vanderbilt para los biosistemas integrantes investigación y la educación (VIIBRE) y LLC de los diagnósticos de Pria, compañía privado llevada a cabo de California que se especialice en diagnósticos médicos miniaturizados. La colaboración fue convenida en cerca de finales de 2004.

VIIBRE ha pasado los tres años pasados que desarrollaban la capacidad de medir el metabolismo de pequeños grupos de células y que estudiaban cómo responden a las drogas, a las toxinas y a los agentes contaminadores. Para hacer esto, las personas interdisciplinarias han desarrollado dos tecnologías básicas: electrodos especiales que pueden medir las concentraciones de las substancias químicas que las células consumen y excretan en volúmenes extremadamente pequeños y el uso de los líquidos que atraviesan los canales microscópicos para mover y para manipular una pequeña cantidad de células seguro. En el proceso, el grupo ha solicitado más de 12 patentes.

Mientras tanto, Pria ha desarrollado un sistema microóptico de la espectroscopia de la fluorescencia y lo ha utilizado como la base para un detector masculino barato de la fertilidad que se puede utilizar en el hogar para medir movilidad de la esperma con una exactitud comparable a los análisis del laboratorio.

“Me emocionan en como de bien las tecnologías de VIIBRE y de PRIA engranan,” dijo a Juan P. Wikswo, profesor de la ingeniería biomédica, fisiología y la física y director de VIIBRE. “Estamos haciendo ya progreso rápido en los instrumentos portátiles de la creación de un prototipo para la diagnosis clínica y el biodefense.”

“El tratamiento para el SIDA es hoy muy costoso y hay siempre una pregunta sobre cuándo comenzar y parar terapia anti-retroviral,” dijo al principal oficial Jason Pyle de la tecnología de Pria. “Estamos desarrollando un dispositivo que esperemos permitamos que los profesionales médicos y los pacientes de VIH manejen su enfermedad de una manera que sea similar a cómo los pacientes de la diabetes pueden vigilar su condición desde la introducción de detectores caseros de la glucosa en sangre.”

La meta de la colaboración es producir su primer monitor portátil del VIH en el plazo de dos años. Además de tales el “punto dispositivos del cuidado”, Wikswo y Pyle está ensamblando fuerzas para desarrollar los sistemas de detección de la alto-producción que podrían tener un impacto importante en el proceso de descubrimiento de la droga.

El origen de la colaboración es un ejemplo de la potencia de la serendipia. Comenzó cuando David Schaffer, estudiante de VIIBRE que tirante conectado en el instituto como ingeniero del proyecto después de que él graduara, hojeaba la membrana que buscaba un trabajo permanente. Aunque buscó una posición local, él abriera inadvertidamente un Web page con los anuncios de California. Él pareció un orificio interesante en Pria, lo situó en Menlo Park, y decidía aplicarse.

Aunque Pria decidiera que él no era la persona adecuada para el trabajo, en su correspondencia Pyle expresó interés potencial en la colaboración con VIIBRE. Schaffer pasó la información adelante a Wikswo, que dio a Pyle un lamamiento. Eso estaba a principios de septiembre de 2004. A mediados de noviembre un acuerdo de investigación común para $120.000 por el primer año fue terminado y firmado.

Hace quince años crearon a varias empresas de nueva creación para lograr la meta de hacer “laboratorio-en-uno-viruta” una realidad. Sin embargo, poniendo matrices microscópicas de canales, las bombas y las válvulas para moverse alrededor de cantidades minuciosas de líquido en chipes de silicio demostraron ser considerablemente más difíciles que preveídas, y los productos que estas compañías han creado hasta el momento han sido demasiado costosos para el mercado de los diagnósticos del punto-de-cuidado.

Para su probador casero de la fertilidad, Pria mantuvo bajos costos manteniendo su sistema tan simple como sea posible. En vez de intentar exprimir todo sobre una única viruta, los proyectistas de Pria comenzados con un sistema diagnóstico de escritorio y lo encogieron hacia abajo en un dispositivo sobre la talla de una taza de café. Uno de los aspectos del ahorro del diseño era guardar sus componentes de flúido-manejo a parte de sus microelectrónicas. El dispositivo resultante es considerablemente más grande que sistemas comparables de la laboratorio-en-uno-viruta pero es también mucho menos costoso. “Que es una de las características atractivas sobre la aproximación de Pria,” dijo a Wikswo. “Mantienen su microfluidics y microelectrónicas tan simples como sea posible.”

“El primer producto de Pria centrado en fertilidad,” dijo a Schaffer. “Con nuestras capacidades, pueden comenzar a aplicar su tecnología a un goldmine de diversos usos.”

Una de las capacidades de la llave VIIBRE, que fue desarrollado por un equipo de investigación dirigió por el profesor adjunto de la química David Cliffel, es el revelado de una habitación del sensor capaz simultáneamente de medir las concentraciones de las substancias químicas dominantes que las células consumen y excretan - oxígeno, glucosa y ácido láctico con suficiente sensibilidad para vigilar la salud de unos miles células lindadas en un pequeño volumen.

Bajo liderazgo de Francisco Baudenbacher, el profesor adjunto de la ingeniería biomédica y de la física, investigadores de Vanderbilt ha miniaturizado más lejos esta tecnología de los sensores para registrar cambios rápidos en el metabolismo y la transmisión de señales de células individuales. Para manejar tales una pequeña cantidad de células, han adaptado un método para moldear microcanales y las válvulas en un material similar a ése usado en lentes de contacto suaves. Esto les ha dado la capacidad a la captura, manipula, crece y estudia las únicas células vivas en los contenedores extraordinario pequeños - los volúmenes que son pelado más grandes que las células ellos mismos.

La mayoría de los sensores que se han desarrollado para determinar agentes tóxicos son único propósito. Es decir, pueden determinar la presencia de un número único, o limitado de estrechamente vinculado, toxinas. La capacidad de vigilar la salud de pequeños grupos de células, sin embargo, permite descubrir la presencia de venenos desconocidos mientras afecten a metabolismo de la célula.

Además, examinando el impacto que un agente desconocido tiene en diversa célula pulsa - corazón, pulmón, nervio, piel, etc. - esta aproximación también puede ofrecer rápidamente discernimientos críticos en su manera de la acción.

“Pria tiene una comprensión excepcional del clínico y mercado del dispositivo diagnóstico y la capacidad rápidamente al prototipo óptico y a los dispositivos del microfluidics,” dijo Wikswo, “solamente lo es difícil para que la compañía reconozca un gran número de usos posibles. Con todo, aquí en la universidad, el explorar para las nuevas aplicaciones es una de las cosas que hacemos mejor.”