El 'chip' de laboratorio que vale un centavo y evalúa patologías letales

Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, han desarrollado una manera de producir un laboratorio de diagnóstico barato y reutilizable en un chip con la ayuda de una impresora de inyección de tinta ordinaria a un costo de producción de tan sólo un centavo de dólar.

La nueva tecnología, que se describe en un estudio publicado en la edición digital de 'Procedings of the National Academy of Sciences', podría suponer una revolución en el diagnóstico médico como la provocada por la secuenciación del genoma a bajo costo, señala uno de los autores, el profesor de Bioquímica y Genética Ron Davis, director del Centro de Tecnología Genómica de Stanford. El autor principal es Rahim Esfandyarpour, asociado de investigación en ingeniería en dicho centro.

Mejora las capacidades de diagnóstico en todo el mundo

La tecnología de bajo costo de laboratorio en un chip tiene el potencial de mejorar las capacidades de diagnóstico en todo el mundo, especialmente en los países en desarrollo. Debido al menor acceso a los diagnósticos tempranos, la tasa de supervivencia de las pacientes con cáncer de mama es de sólo el 40 por ciento en las naciones de bajos ingresos, la mitad de la tasa en los países desarrollados.

Otras patologías letales, como la malaria, la tuberculosis y el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), también tienen una alta incidencia y malos resultados en los países en desarrollo. Por todo ello, un mejor acceso a diagnósticos baratos podría ayudar a cambiar esta situación, especialmente porque la mayoría de estos equipos cuestan miles de dólares.

"Poder detectar de manera temprana enfermedades es una de las mayores oportunidades que tenemos para desarrollar tratamientos eficaces -resalta Esfandyarpour-. Tal vez un centavo de dólar en Estados Unidos no suponga tanto, pero en algún lugar del mundo en desarrollo, es mucho dinero".

Se puede producir el chip en unos 20 minutos

Con una combinación de tecnología microfluídica, electrónica y de impresión mediante inyección de tinta, el laboratorio en un chip es un sistema de dos partes. La primera es una cámara microfluídica de silicona transparente para alojar células y una tira electrónica reutilizable; y la segunda es una impresora de tinta normal para imprimir la tira electrónica sobre una lámina flexible de poliéster utilizando tintas con nanopartículas conductoras comercialmente disponibles.

"Lo diseñamos para eliminar la necesidad de instalaciones con salas limpias y personal capacitado para fabricar un dispositivo de este tipo", señala Esfandyarpour, ingeniero eléctrico por formación, que subraya que se puede producir un chip en unos 20 minutos. Diseñada como una plataforma multifuncional, una de sus aplicaciones es que permite a los usuarios analizar diferentes tipos de células sin utilizar etiquetas fluorescentes o magnéticas requeridas normalmente para rastrear las células.

Cuando se aplica un potencial eléctrico a través de la tira impresa por tinta, las células cargadas en la cámara microfluídica se mueven en diferentes direcciones dependiendo de su "polarizabilidad" en un proceso llamado dielectroforesis. Este método sin etiquetas para analizar las células mejora en gran medida la precisión y reduce los largos procesos de etiquetado, según los autores.

La herramienta está diseñada para manejar muestras de pequeño volumen para una variedad de análisis: puede ayudar a capturar células individuales de una mezcla, aislar células raras y contar células en función de los tipos de células. El costo de estos biochips multifuncionales es de órdenes de magnitud inferior a la de las tecnologías individuales que realizan cada una de esas funciones.

Posibilidad de democratizar los diagnósticos

El bajo costo de los chips podría democratizar los diagnósticos de forma similar a la forma en la que la secuenciación de bajo costo creó una revolución en el cuidado de la salud y la medicina personalizada, según Davis. La tecnología de secuenciación económica permite a los médicos secuenciar el ADN del tumor para identificar mutaciones específicas y recomendar planes de tratamiento personalizados.

De la misma manera, el laboratorio en un chip tiene el potencial de diagnosticar el cáncer temprano mediante la detección de células tumorales que circulan en el torrente sanguíneo. "El proyecto del genoma ha cambiado la forma en que se fabrica una gran cantidad de medicamentos y queremos continuar con otro tipo de tecnologías que son realmente baratas y accesibles", dice Davis.

La tecnología tiene el potencial no sólo de avanzar en el cuidado de la salud, sino también de acelerar la investigación básica y aplicada, ya que podría permitir a científicos y clínicos analizar más células en periodos de tiempo más cortos, manipular células madre para lograr la transferencia eficiente de genes y desarrollar formas rentables de diagnosticar enfermedades, según Esfandyarpour.

El equipo espera que el chip provoque una transformación en cómo se usan los instrumentos en el laboratorio. "Estoy bastante seguro de que abrirá una ventana para los investigadores porque hace la vida mucho más fácil, sólo hay que imprimirlo y usarlo", resume.