Mosquito de la Malaria
Una
técnica que identifica las infecciones de malaria en la sangre usando imanes
baratos y un láser de bolsillo ha sido desarrollada por un equipo de científicos en Hungría. Se aprovechan de las propiedades ópticas y
magnéticas de los residuos cristalinos producidos por parásitos de la malaria
en el torrente sanguíneo y ofrece una alternativa económica, sensible y fiable
para las herramientas de diagnóstico existentes.
Hasta
la fecha, la ciencia médica ha llegado con sensibles equipos pesados, pruebas
de diagnóstico, así como las pruebas más económicas mediante equipos portátiles
pero con menor sensibilidad y precisión, lamentablemente ninguna satisface todas las
necesidades para combatir eficazmente la enfermedad.
En
un documento del año 2008 se describe una manera de explotar el comportamiento
magneto-óptico del "haemozoin" - una sustancia cristalina excretado
por parásitos de la malaria - que llamó la atención de István
Kézsmárki, de la
Universidad de Budapest de Tecnología y Economía y la Academia Húngara
de Ciencias. Cuando los parásitos digieren la hemoglobina, se quedan con
una sustancia conocida como "hemo" que es altamente tóxica para
ellos, hasta que se convierten en insolubles microcristales de haemozoin -
también conocido como pigmento malaria.
Propiedades
únicas
"Los cristales son bastante inusuales cuando
los parásitos la envuelven en pigmentos de la hemo malaria y se convierte en algo magnético", explica
Kézsmárki. "No hay otro
material en la sangre humana que tenga las mismas propiedades y produzca los mismos efectos."
Esto
se debe, en parte, a las dimensiones de los cristales y la forma altamente
anisotrópica que están en un nivel molecular. La orientación de un cristal
regula la intensidad de la absorción o dispersión de la luz polarizada en él.
Así,
la colocación de una muestra de sangre infectada en un fuerte campo magnético
obliga a todos los cristales, que normalmente están térmicamente zarandeados y
empujados por las moléculas circundantes, apuntar en la misma dirección. Su
efecto colectivo sobre la luz polarizada apunta claramente hacia cualquier
infección por malaria.
Nuevo
giro
Aunque
estas características ya habían marcado al haemozoin como ideal para su uso en
el diagnóstico de malaria, Kézsmárki y sus colegas comentan que "hizo otro giro para que sea realmente
factible para el diagnóstico diario barato".
En
lugar de utilizar instrumentos graduados en la investigación, tales como los
imanes superconductores y láseres altamente estables, los investigadores
generaron un campo magnético uniforme mediante la disposición de un anillo estándar con imanes permanentes alrededor de la muestra. Al girar el
anillo, que tienen los cristales para hacer girar, con su momento de inercia
acoplado a la viscosidad del líquido, hacen que logren alinearse en el campo.
Cuando
los investigadores utilizaron un láser simple a través de la muestra, los
cristales actuaron como polarizadores secundarios, alternando la transmisión y
dispersión de la luz a medida que gira.
Un
divisor de haz de polarización se utiliza para separar la luz que sale de sus
componentes horizontales y verticales. Para la sangre no infectada, las
intensidades de los dos componentes eran independientemente de la misma orientación
del campo magnético. Para la sangre infectada, los dos oscilan
inversamente entre sí como los hace girar de campo magnético.
En esta imagen, los cilindros
dentro de cada caja representan los Cristales suspendidos hemozoína. De
izquierda a derecha: Los recuadros muestran los cristales When (a). No hay
ningún campo magnético externo aplicado a los cristales y están orientados al
azar y (b) están sin el campo magnético que se aplica, y comienzan a
alinearse perpendicularmente al campo
magnético aunque estén obstaculizada su orientación por las fluctuaciones térmicas. (c) La
alineación se ha completado con el eje de cada cristal situados en el plano
normal de campo al. (d) En la lenta
rotación de los campos pequeños, los cristales actúan como conductores
micro-rotores magnéticos. (d) Debido a la viscosidad del fluido, los ejes en
las frecuencias de alta rotación tienden a alinearse paralelamente al eje de
rotación y por lo tanto, dejan de girar.
Crédito Me Kézsmárki
et al.
Solución sensible
En
la actualidad, basadas en puebas de labarotorio, la malaria se puede
identificar mediante las concentraciones de parásitos tan bajo como 5/μL de
sangre, pero es demasiada costosa y poco práctica; diagnósticos a gran escala en zonas rurales donde la
malaria es endémica es necesario efectuar pruebas rápidas de diagnóstico, las
que implican no más de una gota de sangre en una tira de antígeno recubierto de
plástico; esto las hace ser rápidas, portátil, económicas y sin complicaciones,
pero tienen un umbral de sensibilidad de aproximadamente 100 l - demasiado alto para detectar una etapa temprana de infección .
El
equipo de Kézsmárki encontró que podía detectar concentraciones de parásitos en una baja cantidad de sangre (25/μL de sangre), y cuando
los investigadores realizaron la prueba en plasma en lugar de sangre entera,
sus sensibilidad subió a niveles sin precedentes.
Su
método podría ser aplicable en la etapa más temprana de la enfermedad - durante los
primeros síntomas cuando los parásitos han invadido el
hígado y están produciendo haemozoin pero aún no han sido enviados en el
torrente sanguíneo.
También,
haemozoin es extremadamente estable - la forma exacta de la misma sustancia
química se ve en restos fósiles de antiguas criaturas infectadas por la malaria
- y es común en todas las mutaciones de la malaria. Esto significa que la
prueba será viable en todos los lugares y nunca quedará obsoleta, a diferencia
de la cepa específica de las pruebas de detección rápida, que se enfrentan en
una lucha constante para mantenerse al día con un genoma de malaria rápidamente
mutante.
La
prueba de fuego
"El nuevo método es interesante y
puede tener la capacidad de ser utilizada como una herramienta de selección
rápida ", dice Stephen Karl de Walter y Eliza Hall Institute de
Australia, que no participó en la investigación. Él dice que la técnica es
prometedora y anticipa que "el costo
por prueba con este instrumento será muy
bajo, ya que casi no se requiere material desechable".
David
Bell, experto en malaria en la
Fundación para Nuevos Diagnósticos Innovadores en Ginebra, es
un poco más reservado."Es difícil
decir en este momento", advierte, describiendo existentes rápido
diagnóstico de las pruebas como "adecuado para el manejo de casos". Para
lograr un impacto, siente que la nueva prueba tendrá que ser "igualmente barata, robusta, sin un
montón de piezas móviles y sin necesidad de baterías. Esa es una difícil
pregunta".
"La otra pregunta es si se puede
determinar una especie de otra con este método, que es importante porque las
diferentes especies de parásitos necesitan tratamientos diferentes", añade.
Por
ahora, Kézsmárki y sus colegas están buscando para colaborar con los ingenieros,
la reducción del tamaño del aparato de su actual "portátil" tamaño de
hasta aproximadamente 20 cm
de diámetro, y trabajan en lograr la manera más óptima para separar los
glóbulos rojos y el plasma, mientras se mantiene intacta y pigmentada la
malaria en el plasma. "Este es
un punto crucial que hay que resolver", dice Kézsmárki. “Nuestro objetivo es encontrar un método
que sea simple y no requiera de un biolab especial”
Fuente:
Physics World 01.11.2012
Enlace: http://physicsworld.com/
