Investigadores de Juriquilla diseñan un biochip para diagnosticar tuberculosis

UNAM/DICYT Para diagnosticar la tuberculosis en forma eficiente, económica y rápida, una enfermedad infecciosa que provoca la muerte diaria de 5.000 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

Sistema microelectromecánico

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