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Desarrollan una tecnología barata y sencilla para el diagnóstico de ojo seco

17.11.2017

Investigadores de la UPM han desarrollado un biosensor óptico con un método de lectura sencillo, rápido y económico que permite la detección in vitro de material biológico. Han conseguido resultados muy prometedores para el diagnóstico de la enfermedad de ojo seco.

Ante la creciente demanda de diagnóstico de diversas patologías oculares, el Grupo de Óptica, Fotónica y Biofotónica de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha desarrollado un dispositivo óptico de lectura Point-of-Care (PoC) que, gracias a una tecnología patentada por investigadores de este grupo, permite detectar in vitro concentraciones muy pequeñas de material biológico de manera rápida y económica. Los primeros ensayos parecen indicar su efectividad para el diagnóstico de ojo seco con lágrima de paciente. Además, su uso podría aplicarse a otras enfermedades e incluso extenderse a otros ámbitos como el de la agricultura y la alimentación.

En 1992 la Organización Mundial de la Salud realizó una importante clasificación de enfermedades relacionadas con los ojos. Desde entonces, dicha lista aumenta progresivamente creando a su vez una demanda en el mercado de diagnósticos para diversas patologías oculares. Conscientes de esta necesidad, los investigadores del Grupo de Óptica, Fotónica y Biofotónica del Centro de Tecnología Biomédica de la UPM (CTB-UPM) comenzaron a trabajar en el desarrollo de dispositivos de diagnóstico rápido de este tipo de enfermedades, por ejemplo, el síndrome del ojo seco (DED en sus siglas en inglés, Dry Eye Desease).

En los últimos años, ha aumentado mucho la prevalencia del trastorno del ojo seco. Sus síntomas son apreciables en la irritación del ojo, rojez y fatiga, entre muchos otros, y pueden causar, en los estadios más severos, derrame de la retina y pérdida de la visión. Por ello la detección precoz de dicha enfermedad es fundamental. Sin embargo, estos indicios pueden llegar a confundirse con otras afecciones oculares no relacionados con el DED. Afortunadamente, el desorden de ojo seco se manifiesta a su vez en la composición de la lágrima, haciendo que concentraciones de determinadas proteínas varíen. Estos índices, también llamados biomarcadores, siempre se encuentran relacionados con una patología, en este caso la de ojo seco, y son el elemento necesario para la diagnosis.


Esquema de un ensayo convencional de lágrima para la detección de MMP9. Fuente: UPM

Gracias a la aplicación de la tecnología desarrollada por la UPM, licenciada a la empresa de base tecnológica BIOD S.L, creada por el grupo de investigación, se pueden detectar in vitro pequeñas concentraciones, en el rango de los nanogramos por mililitro, de determinado material biológico (bacterias, virus, proteínas…) tal y como hacen los análisis de laboratorios profesionales para detectar enfermedades de este tipo. La ventaja del nuevo dispositivo frente a los convencionales es que es portátil, de modo que puede emplazarse en una consulta médica y, además, es de fácil manejo, por lo que puede ser manipulado por personal no necesariamente cualificado, lo que reduce considerablemente los tiempos de espera. Una ventaja adicional, es que el tipo de ensayo que se realiza no requiere ningún marcaje para amplificar la respuesta (enzimas, fluorófos, partículas de oro…), lo que se denomina label-free, y eso abarata los costes frente a otros diagnósticos convencionales que sí lo usan. El método de lectura que este dispositivo PoC utiliza está basado en el cambio de propiedades ópticas de los sensores cuando se les añade material biológico, de modo que tan solo monitorizando la respuesta espectral de la luz reflejada se puede determinar la cantidad de moléculas biológicas existentes en la superficie.

A la hora de analizar lágrimas de pacientes con ojo seco el obstáculo principal es el volumen tan reducido de muestra que se puede obtener, ya que este no suele alcanzar más de los cinco microlitros, lo que hace difícil su manipulación y examen. Los investigadores han conseguido solucionar este problema gracias a la fabricación de una superficie sensora en la que inmovilizan unos bioreceptores (anticuerpos) afines a las proteínas objetivo y que puede albergar muestras de incluso un microlitro sin que estas se evaporen. Además, en el caso del análisis de las lágrimas aparecen otras complicaciones ya que contienen proteínas, sales, grasas y otros componentes que pueden interferir en el diagnóstico. Sin embargo, esto también ha sido resuelto con la elección de anticuerpos realizada, y se ha logrado la detección única de la proteína relacionada con el DED, la Matrix metallopsidase 9, lo que demuestra el correcto funcionamiento del dispositivo.

Actualmente, el grupo se encuentra trabajando con dos biomarcadores más para la enfermedad del ojo seco y esperan obtener los mismos resultados favorables que han logrado hasta ahora, pudiendo integrar todos en un mismo biosensor y contar en un futuro con un kit de diagnóstico para el ojo seco. Además, según declara la investigadora Beatriz Santamaría, “esta tecnología es muy versátil y podría emplearse también para otros diagnósticos en diferentes muestras, como sangre, urea, saliva…, y no solo en el ámbito médico sino en otros campos como el de la agricultura, o el de la alimentación.”   

B. Santamaría, M. F. Laguna, D. López-Romero, A. L. Hernandez, F. J. Sanza, Á. Lavín, R. Casquel, M. V. Maigler, R. L. Espinosa, and M. Holgado, "Development towards Compact Nitrocellulose-Based Interferometric Biochips for Dry Eye MMP9 Label-Free In-Situ Diagnosis," Sensors 17, 1158 (2017)

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