BRASIL, 10 de juio 2024, Unicamp

Investigadores de la Unicamp y del Centro de Tecnología de la Información (CTI) Renato Archer desarrollaron un inmunosensor electroquímico capaz de detectar la presencia de la bacteria Staphylococcus aureus en la piel de la mano humana. La tecnología fue creada durante el doctorado del informático Henri Alves de Godoy, realizado en la Facultad de Tecnología (FT) de Limeira, con resultados publicados en la revista ACS Infectious Diseases , de la American Chemical Society. El objetivo del dispositivo es contribuir a la reducción de los casos de infección en el ambiente hospitalario que, según datos de la Agencia Nacional de Salud Suplementaria (ANS), son responsables de más de 45 mil muertes de brasileños cada año.

El dispositivo consta de una pequeña plataforma fabricada con nanobarras de óxido de zinc -un compuesto químico muy utilizado en inmunosensores debido a su biosensibilidad- e impregnada con un anticuerpo contra Staphylococcus aureus . Este tipo de biosensores ha ido ganando mucho espacio en la medicina. Un ejemplo muy conocido es el glucómetro, que mide los niveles de glucosa en sangre de forma rápida y precisa. En el caso del inmunosensor desarrollado por Godoy, se aplica una muestra líquida de la bacteria, o un hisopo -hisopo de algodón esterilizado- previamente frotado en la mano del profesional, en el extremo de la plataforma. Los resultados se presentan a través de gráficos en una aplicación de teléfono celular.

El inmunosensor tiene aplicaciones potenciales que van desde el monitoreo de superficies y dispositivos hospitalarios hasta el apoyo a programas educativos para profesionales de la salud sobre la forma correcta de lavarse las manos. “Una posibilidad sería, en el futuro, distribuir tótems con este equipamiento en los hospitales, de la misma manera que se puso a disposición alcohol gel durante la pandemia. De esta forma, la información se presentaría al usuario de una forma más amigable, como una luz roja o verde, para que el profesional pueda comprobar de forma más fácil y rápida la presencia de bacterias”, explica el investigador.

El desarrollo de un dispositivo práctico para la detección de Staphylococcus aureus en el ambiente hospitalario fue propuesto por el nefrólogo Rodrigo Bueno de Oliveira, profesor de la Facultad de Ciencias Médicas (FCM) de la Unicamp. En su práctica profesional, el médico observó una alta frecuencia de infecciones provocadas por estas bacterias debido al uso de catéteres utilizados como acceso vascular en las sesiones de hemodiálisis. En ese sentido, Oliveira se puso en contacto con el ingeniero eléctrico Rangel Arthur, profesor del FT y asesor de Godoy, proponiéndole el desarrollo de una tecnología que aunara conocimientos de ingeniería, química e informática.

Experimentos realizados en el laboratorio confirmaron la sensibilidad del dispositivo para detectar un rango que va desde mil bacterias por mililitro -nivel considerado normal- hasta 100 millones de bacterias por mililitro, en un tiempo de hasta 30 minutos. Aunque todavía requiere un período de espera, esto supone una mejora respecto a los métodos tradicionales de detección de bacterias, que tardan entre 24 horas y 7 días en presentar los resultados del cultivo celular. Oliveira explica que el dispositivo aún está en fase de prototipo y que la idea es mejorarlo para presentar resultados en menos tiempo y con una gama más amplia de aplicaciones.

“Además del análisis de las manos, se podrían realizar evaluaciones del instrumental quirúrgico o de medidas de asepsia tomadas por un equipo de salud”, comenta Oliveira. “La tecnología también se puede adaptar a otras bacterias que también causan infecciones hospitalarias, como las bacterias gramnegativas, que son un problema importante en la medicina actual. Por ejemplo, conociendo la epidemiología de un centro hospitalario, sería posible adaptar el dispositivo para detectar las principales bacterias que causan infecciones en ese lugar”, dice el profesor.

Perspectivas futuras

A pesar de formar parte de la microbiota natural de la piel, Staphylococcus aureus es una de los cientos de bacterias que provocan infecciones hospitalarias debido a su perfil de resistencia a los antibióticos. Ante un paciente frágil con barreras de defensa debilitadas, se crea un escenario perfecto para la contaminación, sobre todo porque el patógeno puede sobrevivir durante varias horas en la piel humana. De esta forma, basta con que una persona toque una superficie contaminada para convertirse en vector de transmisión.

Incluso con este riesgo, los autores aún no habían encontrado en la literatura científica un dispositivo que utilizara nanobarras de óxido de zinc para la detección rápida de Staphylococcus aureus en manos humanas, lo que la convierte en una tecnología sin precedentes en el área. La química Talita Mazón, que trabaja como tecnóloga senior en el CTI, explica que se trabajó en la detección de bacterias en alimentos y agua, pero en las investigaciones se descuidaron las manos a pesar de que muchas personas no las limpiaban correctamente.

Fue Mazon quien sugirió desarrollar el dispositivo utilizando un inmunosensor electroquímico. En el CTI, la científica ya había trabajado con estos biosensores para detectar el virus Zika, cáncer y enfermedades neurológicas, lo que la llevó a considerar la posibilidad de hacer lo mismo con bacterias. En los desarrollos iniciales, los investigadores utilizaron una tecnología para producir la base de sensores desarrollada en el propio CTI. Sin embargo, durante la pandemia, esta base tuvo que ser reemplazada por una importada, porque no había mano de obra disponible en Brasil, debido a las dificultades impuestas por el distanciamiento físico.

“Este fue un desafío que no esperábamos, porque la base de sensores importada presenta pequeñas variaciones en la corriente electroquímica que dificultaban la reproducibilidad de los análisis”, lamenta. “Además, cada base de sensor importada cuesta alrededor de R$ 50, pero si los fabricamos en cualquier empresa nacional de circuitos impresos con nuestra tecnología, esas bases pueden costar entre 30 y 50 centavos. Ahora estamos en contacto con algunos proveedores nacionales para volver a fabricar a gran escala las bases de sensores utilizando tecnología de placas de circuito impreso”, revela Mazón.

El siguiente paso para mejorar el dispositivo consiste en hacerlo más fácil de usar (ya que los gráficos generados no son legibles para el público no especializado) y probar su reproducibilidad. Además, todavía es necesario validar el concepto en un entorno hospitalario, lo que no ha sido posible hasta ahora porque el sensor es de un solo uso y requiere una producción a gran escala. “Lo importante es la búsqueda de socios. Ahora es el momento de entender cuál sería el interés de las empresas en invertir en el área para que podamos pensar no sólo en las pruebas hospitalarias de la tecnología, sino también en ampliar el número de bacterias que podríamos detectar”, concluye Arthur.

Fuente: Unicamp