Cuando los anticuerpos hacen una pirueta

Las nanopartículas funcionalizadas pronto podrían revolucionar el diagnóstico en el punto de atención. Investigadores de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) y Julius-Maximilians-Universität Würzburg han desarrollado un método para unir moléculas específicas en muestras y sueros, como anticuerpos en la sangre, a la superficie de partículas de óxido de hierro, lo que les permite identificarse utilizando un detector económico y compacto. Los investigadores han publicado sus hallazgos en la revista Nature Communications.

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Los últimos meses han demostrado lo importante que es contar con diagnósticos funcionales para detectar enfermedades infecciosas, al mismo tiempo que nos presentan un dilema: las pruebas rápidas de antígenos son comparativamente baratas, fáciles de usar y proporcionan un resultado en cuestión de minutos, pero no son tan confiables como una prueba de PCR. Las pruebas de PCR, por otro lado, son muy confiables, pero difíciles de usar y costosas y el resultado solo está disponible después de unas pocas horas o incluso varios días en algunos casos. Un equipo de investigadores de la Universitätsklinikum Erlangen (UKER) y la Universidad de Würzburg ha desarrollado un método que podría resolver este dilema y combinar una alta sensibilidad con diagnósticos simples y rápidos en el punto de atención.

Este método se basa en nanopartículas magnéticas, partículas de óxido de hierro que tienen un tamaño de unos pocos cientos de nanómetros a las que se han aplicado superficies específicas. «Podemos cambiar las superficies de estas partículas de tal manera que solo las moléculas específicas de las muestras se acoplen a ellas», explica el Prof. Dr. Christoph Alexiou, médico principal del Departamento de Otorrinolaringología – Cirugía de Cabeza y Cuello en UKER, Cátedra Dotada de Nanomedicina, Else Kröner-Fresenius-Stiftung y jefa de la Sección de Oncología Experimental y Nanomedicina (SEON). La unión de nanopartículas con anticuerpos o antígenos específicos crea moléculas que tienen un patrón de movimiento único, por ejemplo, en campos magnéticos giratorios. El PD Dr. Rainer Tietze, subdirector de SEON, lo compara con una pirueta en el patinaje sobre hielo: «Si el patinador mantiene sus brazos cerca de su cuerpo, gira más rápido. Si estiran los brazos hacia un lado, giran más lentamente».

La movilidad limitada de los compuestos se puede detectar utilizando un dispositivo adecuado. Aquí es donde entran los investigadores de Würzburg. Un equipo dirigido por el Dr. Patrick Vogel de la Cátedra de Física Experimental V ha desarrollado una nueva técnica de medición llamada COMPASS, que significa «Critical Offset Magnetic PArticle SpectroScopy». Las nanopartículas se excitan utilizando campos magnéticos permanentes y variables en el tiempo. Dado que las partículas mismas actúan como pequeños imanes permanentes, estos campos magnéticos hacen que vibren o roten. Al mismo tiempo, este método tiene un efecto amplificador, similar al de las interferencias ópticas, donde ligeras modificaciones en la fuente de señal conducen a mayores cambios en la respuesta de magnetización. Rainer Tietze: «Si medimos toda la gama de nanopartículas funcionalizadas en una muestra, obtenemos una huella digital específica y podemos hacer declaraciones confiables sobre la concentración de moléculas específicas».

Los investigadores han demostrado que es posible realizar mediciones altamente sensibles en un espacio de tiempo muy corto con poco desembolso técnico. Por ejemplo, pudieron detectar de manera confiable los anticuerpos contra el SARS-CoV-2 en unos pocos segundos utilizando una prueba rápida. Dado que el dispositivo de diagnóstico cabe en una caja pequeña y los materiales solo cuestan unos pocos cientos de euros, el conjunto COMPASS pronto podría convertirse en parte del equipo estándar para el diagnóstico en el punto de atención y convertirse en una verdadera alternativa a los métodos de análisis complejos y costosos, como ELISA o citometría de flujo. Christoph Alexiou, sin embargo, prevé una gama mucho más amplia de aplicaciones: «Las pruebas rápidas en el campo de la medicina preventiva en humanos son solo un área factible. Otras aplicaciones concebibles incluyen la detección a gran escala de animales de granja para detectar enfermedades de notificación obligatoria y también aplicaciones en bioquímica o farmacia en la investigación de compuestos y sustancias receptoras».

La Sección de Oncología Experimental y Nanomedicina (SEON) de UKER es un especialista líder en el diseño de nanopartículas funcionales, que no solo se suministran con excelentes propiedades cuando se les aplica un recubrimiento especial, sino que también son fácilmente reproducibles y también deben ser seguras de usar en aplicaciones in vivo. «Este éxito es inimaginable sin financiación», dice Christoph Alexiou. «Me gustaría expresar mi gratitud particular a la Fundación Manfred Roth en Fürth que nos ha estado proporcionando apoyo financiero durante varios años y, por lo tanto, está haciendo posible la investigación de alto nivel en nanomedicina».

MEDICA-tradefair.com; Fuente: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Más sobre Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg en: www.fau.de

El conjunto COMPASS pronto podría convertirse en un equipo estándar para el diagnóstico en el punto de atención.