Equipo interdisciplinario para desarrollar una nueva tecnología basada en la física para la detección de COVID-19

Uno de los aspectos más desafiantes de la pandemia de COVID-19 ha sido la falta de pruebas necesarias para detectar y rastrear infecciones, y sin las pruebas adecuadas, Los funcionarios gubernamentales no tienen los datos que necesitan para tomar las mejores decisiones posibles en interés de la salud pública.

Además de escasear, la mayoría de las pruebas utilizan bioquímicos que son costosos y difíciles de producir, requieren tiempos de respuesta prolongados para los resultados de las pruebas y producen una gran cantidad de resultados falsos negativos, lo que significa que algunas personas que obtienen resultados negativos aún pueden estar infectadas y propagar la enfermedad sin saberlo. Y aunque los métodos de prueba más nuevos que detectan anticuerpos en la sangre, basado en el llamado método ELISA, se están conectando rápidamente, los científicos y los médicos cuestionan su eficacia.

El profesor de la NAU Miguel José Yacamán, un físico y científico de materiales en el Centro de Interfaces de Materiales en Investigación y Aplicaciones (¡MIRA!), ha reunido un equipo interdisciplinario para desarrollar una nueva tecnología de prueba que promete superar todos estos desafíos. El proyecto, "Desarrollo de una nueva prueba para SARS-CoV-2 utilizando espectroscopia Raman mejorada de superficie de una sola molécula, "recibió recientemente $ 200, 000 del programa de financiación de Investigación de Respuesta Rápida (Rapid Response Research, RAPID) de la National Science Foundation que apoya la investigación relacionada con virus. Aunque el equipo tiene un año para desarrollar la nueva prueba, José Yacamán planea lograr este objetivo incluso antes.

El equipo desarrollará la nueva prueba aplicando conceptos de la física, no bioquímica, José Yacamán explica. Se centrarán en descubrimientos recientes en los campos emergentes de la nanotecnología, nanopartículas plasmónicas y materiales 2D (similares al grafeno).

"El equipo del proyecto utilizará técnicas no tradicionales para detectar virus en pacientes infectados. Desarrollaremos un método alternativo basado en los recientes avances de la física relacionados con la interacción de la luz con la materia". " él dijo.

El método, Espectroscopía Raman mejorada de superficie de una sola molécula (SM-SERS), detectará las proteínas S del virus SARs-Cov-2, que participan en la infección a nivel celular. "La capacidad de SM-SERS para detectar tan solo una molécula de proteína permitirá a los profesionales de la salud detectar la infección de manera temprana y hacer un seguimiento de los pacientes que se recuperan de la enfermedad".

El investigador principal del proyecto, José Yacamán trabajará en colaboración con dos ¡MIRA! colegas, profesor asociado Andy Koppisch, un bioquímico, y profesor asociado de práctica Rob Kellar, ingeniero biomédico; y con el profesor Paul Keim de los Regentes, un genetista microbiano, y el profesor Dave Wagner, un ecologista de enfermedades, ambos con el Pathogen and Microbiome Institute (PMI) de la NAU.

En su trabajo anterior, José Yacamán ha utilizado la espectroscopia Raman de superficie mejorada para detectar glicoproteínas y ácido siálico como método de prueba para el cáncer de mama. que ahora se encuentra en la etapa de aprobación final para uso comercial.

"En el caso del virus SARS-CoV-2, era una extensión natural aplicar las mismas técnicas, " él dijo, "pero requerirá la experiencia de nuestros colegas de PMI, que están cultivando el virus SARS-CoV-2 en sus laboratorios, para triunfar."

Los principales avances en la ciencia casi siempre ocurren en la interfaz entre disciplinas, y este es un gran ejemplo. Creo que este trabajo entre ¡MIRA! y PMI podría cambiar las reglas del juego en nuestra lucha contra COVID-19 ".

Paul Keim, Director ejecutivo de PMI

"Este proyecto es un esfuerzo conjunto entre investigadores de ¡MIRA! Y PMI, ", dijo la directora y profesora de ¡MIRA! Jennifer Martinez." Demuestra el poder del trabajo interdisciplinario para crear nuevas ideas y nuevas oportunidades de financiamiento, y Más importante, la importancia de tener centros de excelencia para impulsar nuevas investigaciones para NAU ".

"Si tiene éxito, nuestra investigación será el primer paso en el desarrollo de un método basado en la física que será rápido y económico, con alta sensibilidad y especificidad y bajo porcentaje de falsos negativos, ", dijo Yacaman." Esta prueba será un método mucho más preciso y confiable para detectar infecciones ".

"Es concebible que una vez que desarrollemos esta prueba, el equipo Raman portátil se puede utilizar ampliamente en muchas poblaciones diferentes; por ejemplo, en comunidades rurales o remotas o en centros de atención en escuelas, suerte, centros comunitarios, etc. además de los sitios de prueba tradicionales, " él dijo.

"Una vez que se realicen pruebas generalizadas, un análisis más detallado de los datos de SM-SERS ayudará a los científicos a comprender los cambios en las proteínas del virus y ayudará a desarrollar fármacos antivirales ".

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