Los científicos y colaboradores de Texas A&M AgriLife Research en la Universidad Estatal de Iowa han desarrollado un chip sensor que puede detectar muchos patógenos de enfermedades con una sensibilidad 10 veces mayor que los métodos disponibles actualmente.
El chip también elimina la necesidad de reactivos de tinte químico que se usan normalmente en el proceso de diagnóstico. La nueva tecnología promete capacidades de diagnóstico rápidas y de bajo costo en el punto de atención en plantas, alimentos, animales y humanos, incluida la detección de patógenos transmitidos por los alimentos, la gripe aviar y el COVID-19.
Los resultados del nuevo sensor están disponibles en aproximadamente 30 minutos.
En su investigación, publicada en Sensores ASClos científicos utilizaron el nuevo sensor para detectar Phytophthora infestans. El patógeno causa la devastadora enfermedad del tizón tardío a nivel mundial, una amenaza particular para los cultivos de papa y tomate.
La investigación fue codirigida por Jinping Zhao, Ph.D., científico investigador postdoctoral de AgriLife Research en Dallas, y Subin Mao, Ph.D. candidato en ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Estatal de Iowa. Los autores correspondientes fueron los colaboradores Junqi Song, Ph.D., profesor asociado y líder de investigación de inmunidad vegetal en AgriLife Research en Dallas, y Long Que, Ph.D., profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad Estatal de Iowa. Las subvenciones iniciales de cada universidad financiaron la investigación.
“Esta investigación avanza en tecnologías que han surgido como algunas de nuestras mayores oportunidades para mejorar la agricultura, la seguridad alimentaria y la salud humana”, dijo Song. “Nuestra publicación representa un paso hacia la realización de estas poderosas herramientas contra las enfermedades”.
Aprovechar las tecnologías existentes
El nuevo sensor mejora una técnica conocida como amplificación isotérmica mediada por bucle, o LAMP, que se usa ampliamente para detectar patógenos mediante la amplificación de su ADN.
La detección de productos LAMP amplificados a partir de plantillas, como el ADN de patógenos, a menudo requiere que los productos se “etiqueten” mediante colorantes fluorescentes, un proceso costoso con baja sensibilidad. El nuevo sensor diagnostica patógenos sin tales reactivos y con alta sensibilidad. También elimina un largo proceso de purificación de ADN que crea desafíos para el uso en el punto de atención.
El nuevo chip consiste en un sensor de película delgada de nanoporos dentro de una cámara de reacción especial. Los cebadores están diseñados exclusivamente para inmovilizarse en la nanopelícula, lo que hace que los productos LAMP amplificados se unan al sensor, lo que produce señales que se pueden medir directa y fácilmente con un espectrómetro portátil.
que sigue
El chip LAMP ofrece una nueva plataforma portátil para detectar patógenos utilizando sensores sin etiquetas con ultrasensibilidad. El equipo de investigación ahora trabajará para mejorar aún más la sensibilidad a un nivel subattomolar o incluso más bajo.
El equipo tiene como objetivo compensar los desafíos actuales para detectar y distinguir especies y cepas de patógenos con similitudes de secuencia alta. También trabajarán para mejorar la especificidad de las detecciones y establecer una detección cuantitativa integrando inteligencia artificial y tecnologías de edición de genes CRISPR.
Su objetivo es lograr un producto viable para una amplia adopción en aplicaciones de punto de atención de salud vegetal, animal y humana.