Ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y de la Universidad de Harvard han diseñado una novedosa mascarilla capaz de diagnosticar al portador con Covid-19 en unos 90 minutos mediante unos diminutos sensores desechables que se pueden acoplar a otras mascarillas y que también podrían adaptarse para detectar otros virus, según publican en la revista 'Nature Biotechnology'.

Los sensores se basan en una maquinaria celular liofilizada que el equipo de investigación ha desarrollado previamente para su uso en diagnósticos en papel de virus como el Ébola y el Zika. En un nuevo estudio, los investigadores demostraron que los sensores podrían incorporarse no solo a las mascarillas, sino también a la ropa, como las batas de laboratorio, ofreciendo potencialmente una nueva forma de controlar la exposición de los trabajadores sanitarios a una variedad de patógenos u otras amenazas.

"Hemos demostrado que podemos liofilizar una amplia gama de sensores de biología sintética para detectar ácidos nucleicos virales o bacterianos, así como sustancias químicas tóxicas, incluidas las toxinas nerviosas. Prevemos que esta plataforma podría hacer posible una nueva generación de biosensores portátiles para los equipos de respuesta inmediata, el personal sanitario y el personal militar", afirma James Collins, catedrático Termeer de Ingeniería y Ciencias Médicas del Instituto de Ingeniería y Ciencias Médicas del MIT y autor principal del estudio.

Los sensores de la mascarilla están diseñados para que el usuario pueda activarlos cuando esté preparado para realizar la prueba, y los resultados sólo se muestran en el interior de la mascarilla, para mayor privacidad del usuario.

Thank you for watching Peter Nguyen, investigador científico del Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada en la Biología de la Universidad de Harvard, y Luis Soenksen, Venture Builder de la Clínica Abdul Latif Jameel del MIT para el Aprendizaje Automático en Salud son los autores principales del estudio.

Basada en una tecnología pre-covid

Los nuevos sensores vestibles y la máscara facial de diagnóstico se basan en una tecnología que Collins comenzó a desarrollar hace varios años. En 2014, demostró que las proteínas y los ácidos nucleicos necesarios para crear redes genéticas sintéticas que reaccionan a moléculas objetivo específicas podían incrustarse en el papel, y utilizó este enfoque para crear diagnósticos en papel para los virus del Ébola y del Zika.

En un trabajo con el laboratorio de Feng Zhang en 2017, Collins desarrolló otro sistema de sensores sin células, conocido como SHERLOCK, que se basa en las enzimas CRISPR y permite la detección altamente sensible de ácidos nucleicos.

Estos componentes del circuito sin células se liofilizan y permanecen estables durante muchos meses, hasta que se rehidratan. Cuando se activan con agua, pueden interactuar con su molécula objetivo, que puede ser cualquier secuencia de ARN o ADN, así como otros tipos de moléculas, y producir una señal como un cambio de color.

Más recientemente, Collins y sus colegas empezaron a trabajar en la incorporación de estos sensores a los textiles, con el objetivo de crear una bata de laboratorio para los trabajadores sanitarios u otras personas con posible exposición a patógenos.

Cuando los investigadores estaban terminando su trabajo sobre los sensores portátiles a principios de 2020, el virus Covid-19 empezó a extenderse por todo el mundo, así que rápidamente decidieron intentar utilizar su tecnología para crear un diagnóstico del virus SARS-CoV-2.

Para producir su máscara facial de diagnóstico, los investigadores incrustaron sensores SHERLOCK liofilizados en una máscara de papel. Al igual que con los sensores portátiles, los componentes liofilizados están rodeados de elastómero de silicona. En este caso, los sensores están colocados en el interior de la máscara, por lo que pueden detectar partículas víricas en el aliento de la persona que la lleva.

La máscara también incluye un pequeño depósito de agua que se libera al pulsar un botón cuando el usuario está listo para realizar la prueba. Esto hidrata los componentes liofilizados del sensor SARS-CoV-2, que analiza las gotas de aliento acumuladas en el interior de la máscara y produce un resultado en 90 minutos.

"Esta prueba es tan sensible como el estándar de oro, las pruebas de PCR de alta sensibilidad, pero es tan rápida como las pruebas de antígeno que se utilizan para el análisis rápido de covid-19" asegura Nguyen.

Los prototipos desarrollados en este estudio tienen sensores en el interior de la máscara para detectar el estado del usuario, así como sensores colocados en el exterior de las prendas, para detectar la exposición del entorno. Los investigadores también pueden intercambiar sensores para otros patógenos, como la gripe, el ébola y el zika, o sensores que han desarrollado para detectar agentes nerviosos organofosforados.