Un dispositivo para hacer controles antidopaje al borde de la carretera

Publicado 05/08/2009 11:21


El sistema utiliza nanopartículas magnéticas para detectar trazos de cocaína, heroína, cannabis y metanfetaminas.

Más adelante en 2009, Phillips lanzará un dispositivo electrónico portátil que utiliza nanopartículas magnéticas para analizar y encontrar 5 de las mayores drogas recreativas.

El dispositivo está pensado para su uso en carretera por los agentes policiales, e incluye un cartucho de plástico desechable y un analizador de mano. El cartucho tiene dos componentes: un recolector de muestras para obtener saliva y una cámara de medición que contiene las nanopartículas magnética. Las partículas están recubiertas con ligandos que se unen a uno de los cinco grupos de drogas distintos: cocaína, heroína, cannabis, anfetamina y metanfetamina.

Philips empezó a investigar la posibilidad de construir un biodetector magnético allá por 2001, dos años después de que un equipo de investigadores en el Laboratorio de Investigación Naval (NRL) en Washington, DC, usara por primera vez unos sensores magnéticos similares a los empleados en los discos duros para detectar ciertos tipos de agentes de bioguerra. Los científicos del NRL utilizaron unas microcuentas magnéticas para etiquetar una serie de moléculas biológicas diseñadas para unirse a los agentes de destino, y después escanearon dichos agentes de forma óptica y magnética. Para este último método se utilizaron los mismos sensores magnetoresistentes gigantes (GMR, en inglés) que se encargan de leer los bits en los discos duros de un iPod. Rápidamente desarrollaron un prototipo del tamaño de una caja de zapatos y capaz de detectar toxinas, incluyendo la ricina y el antrax.

En un principio Philips desarrolló tanto un sensor de GMR como uno óptico basado en la reflexión interna total frustrada (FTIR, en inglés)—el mismo fenómeno en el que se basan los escáneres de huellas dactilares y las pantallas táctiles. La compañía decidió seguir la ruta de la FTIR para así poder aprovechar su experiencia en la construcción de sensores ópticos para aparatos de consumo electrónicos, afirma Jeroen Nieuwenhuis, director técnico de Philips Handheld Immunoassays, la división responsable de la comercialización de la tecnología de biosensores, y que hace negocios bajo el nombre empresarial Magnotech.

Al pasarse a un método de detección óptico, Philips también fue capaz de simplificar los cartuchos de prueba que utiliza el dispositivo, haciendo que sean fáciles de producir en masa, señala Nieuwenhuis. Con el sistema actual, basado en la FTIR, “somos capaces de crear cartuchos más simples y en mayores cantidades de forma más fácil,” añade.

Una vez que el recolector de muestras del dispositivo ha absorbido la suficiente saliva, automáticamente cambia de color y puede ser introducido en la cámara de medición, donde la saliva y las nanopartículas se mezclan entre sí. Un electroimán acelera las partículas hacia la superficie del sensor, cuyas distintas áreas han sido pre-tratadas con una de las cinco moléculas detectoras de drogas. Si se encuentran trazos de cualquiera de estas cinco drogas en la muestra, las nanopartículas se unen a ellas. Si la muestra está libre de drogas, las nanopartículas se unen a la superficie del sensor, recubierta con muestras de drogas.

Después se invierte la orientación del campo magnético que, en primer lugar, hizo que las nanopartículas llegasen hasta el sensor. Con esto se elimina cualquier molécula etiquetada que por accidente se haya quedado pegada a la superficie del sensor, y sin embargo las moléculas que se han unido de forma legítima permanecen unidas. Este último truco magnético promete servir para reducir lo que Larry Kricka, químico clínico en la Universidad de Pensilvania y que recientemente co-escribió un artículo en Clinical Chemistry sobre el uso del magnetismo en los aparatos de diagnóstico inmediato, advierte es “un serio impedimento en estos ensayos”: la captura no intencionada de etiquetas moleculares sobre la superficie de prueba, una de las causas principales de falsos positivos y falsos negativos. Kricka no está involucrado con Philips, pero trabaja como asesor en T2 Biosciences, una firma con sede en Cambridge, Massachusetts, que promueve un biosensor magnético basado en la tecnología de IRM.

Durante la fase de análisis, un haz de luz rebota en el sensor. Cualquier nanopartícula unida a la superficie cambiará su índice de refracción, con lo que alterará la intensidad de la luz reflejada e indicará la concentración de drogas en la muestra. Mediante la inmovilización de distintas moléculas detectoras de drogas en distintas áreas de la superficie del sensor, el analizador es capaz de identificar los trazos de droga en cuestión. Una pantalla electrónica muestra las instrucciones y una lectura de los resultados codificada según colores.

El test tarda menos de 90 segundos y es capaz de detectar drogas en concentraciones medidas en unidades por miles de millones utilizando un sólo microlitro de saliva. El sensor es capaz de incluso un tipo de sensibilidad mayor—se ha utilizado para detectar troponina cardiaca, un indicador comúnmente  utilizado para detectar ataques al corazón, en concentraciones 1.000 veces menores.

Los planes de Philips son poder llegar a introducirse en el mercado de la salud. Está trabajando en una plataforma capaz de hacer pruebas de sangre, además de la saliva, y está a la búsqueda de socios que puedan ayudar a expandir su menú de pruebas mediante la incorporación de nuevos biomarcadores.

Existen otros investigadores que han construido dispositivos experimentales para detectar magnéticamente un amplio rango de biomoléculas en muestras pequeñas de sangre o saliva y en concentraciones extremadamente pequeñas. A menudo esto conlleva el uso de fuerzas microfluídicas o magnéticas para guiar rápidamente a las moléculas etiquetadas magnéticamente a través de los escáneres—aunque un grupo de la Universidad de Utah ha construido un prototipo en el que un palo cargado con muestras se pasa a través de un sensor de GMR, como una tarjeta de crédito a través de un sensor.

La combinación de alta sensibilidad, bajos volúmenes de muestra, miniaturización, velocidad y facilidad de uso ha generado expectativas de cara a la construcción de un biosensor de mano que pudiera llevar a cabo sofisticados tests con gran precisión.

“Todo el mundo lo está intentando,” afirma Kricka. “La cuestión es, ¿quién acabará ganando?” Gracias a los planes de Philips por presentar en Europa su test de drogas a finales de año, y en asociación con la firma británica de diagnósticos Cozart, el fabricante de aparatos electrónicos parece destinado a llevarse el premio."

Fuente:

Technology Review

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