Avances en el desarrollo y fabricación de dispositivos biofotónicos(PointofCare) con aplicación al diagnóstico molecular
Damián Presti, Julián Bergier, Lucas Ripoll, Cristina Borio, Marcos Bilen, Gustavo A. Torchia
Descargar artículo
Información básica
Volumen
V56 - N2 / 2023 Especial: Óptica y Fotónica en Argentina
Referencia
51128
DOI
http://dx.doi.org/10.7149/OPA.56.2.51128
Idioma
Spanish
Etiquetas
Point of care, diagnóstico molecular, biosensado, SARS-CoV-2
Resumen
Los desarrollos tecnológicos en el área de diagnóstico de enfermedades siempre han sido claves para la preservación de la salud. Una tendencia muy marcada son los diagnósticos rápidos y descentralizados,llamados Point of Care. Este concepto se centra en la idea de reducir un analisis de laboratorio completo en un dispositivo de peque˜no tama˜no sin perder especificidad y sensibilidad. En particular, nos enfocamos en el uso de tecnologías fotónicas y de ingeniería para el desarrollo y posterior construcción de dispositivos de detección molecular Point of Care, que permiten la detección rápida, eficiente y debajo costo de patógenos de alto impacto en el area de la salud. El dispositivo excita la muestra a analizar con un laser semiconductor, por lo que desencadena una emisión espontánea del fluoróforo unido a una sonda específica. En estas condiciones, se registra una se˜nal y en función de este nivel, se define el caso como positivo o negativo. Todo el analisis se realiza de forma autónoma dentro del dispositivo desarrollado a través de un sistema de control integrado y se conecta a un dispositivo portátil para mostrar los resultados de forma inalámbrica. Este trabajo muestra y compara los avances en el proceso de desarrollo, calibración, puesta a punto y validación de estos prototipos de dispositivos de diagnóstico molecular.
Referencias
N. T. Darwish, S. D. Sekaran, and S. M. Khor, “Point-of-care tests: A review of advances in the emerging diagnostic tools for dengue virus infection,” Sensors and Actuators B: Chemical 255, 3316–3331 (2018). URL https://doi.org/10.1016%2Fj.snb.2017.09.159.
S. Vashist, “Point-of-Care Diagnostics: Recent Advances and Trends,” Biosensors 7(4), 62 (2017). URL https: //doi.org/10.3390.
J. Liu, Z. Geng, Z. Fan, J. Liu, and H. Chen, “Point-of-care testing based on smartphone: The current state-of-the-art (2017–2018),” Biosensors and Bioelectronics 132, 17–37 (2019). URL https://doi.org/10.1016%2Fj. bios.2019.01.068.
H. Lee, Y. J. Hong, S. Baik, T. Hyeon, and D.-H. Kim, “Enzyme-Based Glucose Sensor: From Invasive to Wearable Device,” Advanced Healthcare Materials 7(8), 1701,150 (2018). URL https://doi.org/10.1002% 2Fadhm.201701150.
K. M. Koczula and A. Gallotta, “Lateral flow assays,” Essays in Biochemistry 60(1), 111–120 (2016). URL https://doi.org/10.1042%2Febc20150012.
E. Engvall and P. Perlmann, “Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) quantitative assay of im-munoglobulin G,” Immunochemistry 8(9), 871–874 (1971). URL https://doi.org/10.1016%2F0019-2791% 2871%2990454-x.
R. Saiki, D. Gelfand, S. Stoffel, S. Scharf, R. Higuchi, G. Horn, K. Mullis, and H. Erlich, “Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase,” Science 239(4839), 487–491 (1988). URL https://doi.org/10.1126%2Fscience.239.4839.487.
C. A. Heid, J. Stevens, K. J. Livak, and P. M. Williams, “Real time quantitative PCR.” Genome Research 6(10), 986–994 (1996). URL https://doi.org/10.1101%2Fgr.6.10.986.
M. A. A. Valones, R. L. Guimarães, L. A. C. Brandão, P. R. E. de Souza, A. de Albuquerque Tavares Car-valho, and S. Crovela, “Principles and applications of polymerase chain reaction in medical diagnostic fields: a review,” Brazilian Journal of Microbiology 40(1), 1–11 (2009). URL https://doi.org/10.1590% 2Fs1517-83822009000100001.
D. A. Presti, J. Bergier, J. M. Valdiviezo, M. Bilen, and G. A. Torchia, “Development and construction of a point of care device for application to molecular diagnostics,” in Molecular and Nano Machines IV, Z. Sekkat and T. Omatsu, eds., vol. 11812, pp. 18 – 25, International Society for Optics and Photonics (SPIE, 2021). URL https://doi.org/10.1117/12.2598458.
D. Presti, J. Bergier, L. Ripoll, C. Borio, G. A. Torchia, and M. Bilen, “Point-of-care real-time DNA detection device for SARS-CoV-2 from clinical samples,” Journal of the Optical Society of America A 40(4) (2023). URL https://doi.org/10.1364/JOSAA.479058.
S. Barreda-García, R. Miranda-Castro, N. de-los Santos-Álvarez, A. J. Miranda-Ordieres, and M. J. Lobo-Castañón, “Helicase-dependent isothermal amplification: a novel tool in the development of molecular-based analytical systems for rapid pathogen detection,” Analytical and Bioanalytical Chemistry 410(3), 679–693 (2017). URL https://doi.org/10.1007%2Fs00216-017-0620-3.
T. Notomi, “Loop-mediated isothermal amplification of DNA,” Nucleic Acids Research 28(12), 63e–63 (2000). URL https://doi.org/10.1093%2Fnar%2F28.12.e63.
R. Hussain, A. E. Ongaro, M. L. R. de la Concepción, E. Wajs, E. Riveira-Muñoz, E. Ballana, J. Blanco, R. Toledo, A. Chamorro, M. Massanella, L. Mateu, E. Grau, B. Clotet, J. Carrillo, and V. Pruneri, “Small form factor flow virometer for SARS-CoV-2,” Biomedical Optics Express 13(3), 1609 (2022). URL https: //doi.org/10.1364%2Fboe.450212.
J.-S. Hwang, C. Y. Park, H. J. Song, Y. S. Kim, J. Kim, and J. D. Kim, “Fluorescence detection using smart-phone camera for PCR chips,” in Biophysics, Biology and Biophotonics IV: the Crossroads, A. Wax and V. Backman, eds. (SPIE, 2019). URL https://doi.org/10.1117%2F12.2509285.
N. Pires, T. Dong, U. Hanke, and N. Hoivik, “Recent Developments in Optical Detection Technologies in Lab-on-a-Chip Devices for Biosensing Applications,” Sensors 14(8), 15,458–15,479 (2014). URL https://doi. org/10.3390%2Fs140815458.
J.-S. Hwang, J.-D. Kim, Y.-S. Kim, H.-J. Song, and C.-Y. Park, “Comparison of Real-time Polymerase Chain Reaction Results by Different Illumination Methods,” Sensors and Materials 1, 397 (2018). URL https://doi. org/10.18494%2Fsam.2018.1760. Opt. Pura Apl. 56 (2) 51128 (2023) © Sociedad Española de Óptica ÓPTICA PURA Y APLICADA
A. Ganguli, A. Ornob, H. Yu, G. L. Damhorst, W. Chen, F. Sun, A. Bhuiya, B. T. Cunningham, and R. Bashir, “Hands-free smartphone-based diagnostics for simultaneous detection of Zika, Chikungunya, and Dengue at point-of-care,” Biomedical Microdevices 19(4) (2017). URL https://doi.org/10.1007%2Fs10544-017-0209-9.
M. D. Mackenzie and A. K. Kar, “Microfluidic devices and biological lasers for biophotonic applications,” Journal of Physics: Conference Series 1151, 012,001 (2019). URL https://doi.org/10.1088%2F1742-6596% 2F1151%2F1%2F012001.
S. A. E. Marras, Selection of Fluorophore and Quencher Pairs for Fluorescent Nucleic Acid Hybridization Probes, pp. 3–16 (Humana Press, Totowa, NJ, 2006). URL https://doi.org/10.1385/1-59745-069-3:3.