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Un equipo de científicos dirigido por la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur), ha creado un dispositivo alimentado por láser que puede atrapar y mover virus utilizando la luz. El dispositivo, que tiene la capacidad de manipular la luz para actuar como "pinzas", ayudaría al desarrollo de nuevos enfoques para el diagnóstico de enfermedades y el estudio de los virus, ya que el dispositivo puede "mover" con precisión un solo virus para que se dirija a una parte concreta de una célula.
También ayudaría al desarrollo de vacunas, ya que el dispositivo permite a los
científicos separar los virus dañados o incompletos de un grupo de miles de
otros especímenes en menos de un minuto, en comparación con los procesos
actuales que son tediosos y carecen de precisión, dijeron los científicos.
Los
investigadores probaron su dispositivo, conocido como chip digital de
manipulación de virus, en adenovirus, un grupo de virus comunes que pueden
causar síntomas similares a los del resfriado y que miden entre 90 y 100
nanómetros (nm) de diámetro. Aunque todavía no se ha probado con coronavirus,
tiene el potencial de utilizarse para investigar el virus SARS-CoV-2, causante
del COVID-19, ya que su tamaño es similar, entre 80 y 120 nm de diámetro.
El
profesor Liu Aiqun, de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la
NTU, que dirigió la investigación, dijo: "Nuestro invento utiliza la luz para
manipular virus de un determinado tamaño y hemos demostrado que funciona con
adenovirus. Creemos que nuestro dispositivo también podría utilizarse para
atrapar y concentrar el SARS-CoV-2 con fines de investigación y
diagnóstico".
Los resultados del estudio se publicaron en la
revista científica ACS Sensors en septiembre.
La forma "ligera" de manipular virus con gran precisión
El dispositivo, que mide 2 cm por 2 cm, más o menos el tamaño de una uña del pulgar, consiste en un chip fabricado con una oblea de óxido de silicio y nitruro de silicio, con cavidades de tamaño nanométrico para contener los virus atrapados. Sobre el chip hay un láser que dirige haces de luz muy concentrados con la cantidad de energía adecuada para actuar como un par de "pinzas" que pueden aislar y mover los virus.
El dispositivo funciona cargando en el chip un fluido que contiene virus, como la sangre. Después, se dirige un rayo láser sobre él, formando puntos de luz. Como la intensidad de la luz es mayor en el centro de los puntos, se crea una fuerte fuerza que atrae y atrapa el virus en las cavidades designadas del chip.
Al cambiar la ubicación de los puntos de luz, los virus pueden desplazarse libremente a otras partes del chip. Esto permite clasificar y concentrar fácilmente virus de distintos tamaños, que van de 40 a 300 nm.
"Nuestro invento supone un gran avance en la investigación de los virus, ya que nos permite separar especímenes individuales para su estudio, mientras que las tecnologías comparables actuales solo pueden manipular virus en grandes cantidades", afirmó el profesor Liu.
"Por ejemplo, podemos aislar virus individuales con mutaciones para desarrollar terapias contra estas variantes. Nuestro invento utiliza materiales aislantes que son biocompatibles y no se calientan fácilmente, a diferencia de los métodos de clasificación actuales que generan mucho calor. Esto significa que los científicos deberían estar seguros de manipular los virus con este dispositivo sin afectar a sus propiedades y viabilidad".
El profesor adjunto Yap añadió: "Con esta tecnología, podríamos seleccionar manualmente partículas de virus específicas y estudiarlas para obtener nuevos conocimientos sobre ellas y las enfermedades que causan. Por ejemplo, podría abrir nuevas vías para un análisis más detallado de mutantes virales específicos, lo que podría conducir a nuevas formas de caracterizar y contrarrestar estas variantes virales".
Fuentes, créditos y referencias:
Yuzhi Shi et al, Trapping and Detection of Single Viruses in an Optofluidic Chip, ACS Sensors (2021). DOI: 10.1021/acssensors.1c01350
Imagen: El Sr. Li Zhenyu sostiene el chip digital de manipulación de virus inventado por la NTU. Crédito: NTU Singapur