Investigadores del Clínico y del CTB-UPM desarrollan un sistema para la mejora de diagnóstico para Covid19

Investigadores del Instituto de Investigación del Hospital Clínico San Carlos y de la Universidad Politécnica de Madrid UPM, llevan trabajando prácticamente sin descanso desde que comenzó la crisis sanitaria por Covid19 en el CTB, en concreto en el laboratorio de Óptica, Fotónica y Biofotónica.

Han desarrollado un sistema de diagnóstico que permite la detección de múltiples marcadores específicos de la enfermedad Covid19 en un solo Biokit con resultados prometedores.

Según ha explicado la UPM, el sistema es "muy flexible" y puede ser configurado para las necesidades diagnósticas que se requieran como la determinación de anticuerpos presentes en suero IgM e IgG, u otros marcadores como la proteína C reactiva, la ferritina y citoquinas.

Además se trata de un kit muy versátil, aunque habitualmente  se tomen las muestras de suero del paciente, también se harán pruebas en saliva o lágrima. Ésto podría ayudar al personal sanitario a establecer un diagnóstico de alta calidad y eficiencia en un tiempo muy reducido, ya que tras el tiempo de incubación que habitualmente es inferior a 2 horas, el sistema es capaz de leer el resultado de 16 determinaciones en 5 min.

Miguel Holgado Bolaños, investigador principal del Grupo de Óptica, Fotónica y Biofotónica del CTB-UPM, y del grupo de Órganos y Tejidos en Chips y Detección In-Vitro del Instituto de Investigación Sanitaria del Hospital Clínico San Carlos, ha destacado su "capacidad de poder medir muchos biomarcadores de una sola vez y ofrecer un diagnóstico mucho más completo y de mayor calidad con un coste inferior que las alternativas comerciales existentes en la actualidad".

Más completo y de mayor calidad que la PCR y los test serológicos

Este biokit multiplexado de diagnóstico es más completo que los sistemas conocidos hasta ahora por lo que contribuiría a un mejor diagnóstico de la enfermedad. Mejora a la PCR en cuanto que ésta detecta la presencia del virus en la zona nasofaríngea, de donde se recolecta la muestra, pero con una ventana temporal que puede determinar que una persona infectada no presente antígenos virales en la muestra extraída, ya que a los tres o cuatro días el virus ha podido trasladarse de la mucosa nasofaríngea a los pulmones o a otra parte del organismo.

Por su parte, los test serológicos cuentan con la presencia de uno o dos marcadores, mientras que este Biokit puede ser configurado para medir múltiples marcadores en función de las necesidades diagnósticas. Su alta capacidad de medida permite que se utilice de manera habitual para la detección biológica de múltiples moléculas, que en este caso pueden ir desde las más habituales como los anticuerpos presentes en las muestras biológicas de sangre, saliva o lágrima, a otros biomarcadores que permitan elevar la calidad diagnóstica.

Además, necesita un volumen de muestra más pequeño ya que en las pruebas realizadas con el Hospital Clínico San Carlos, con suero real de paciente, tan sólo se han necesitado 3 microlitros de muestra para hacer hasta 12 mediciones en un solo kit. El hecho de no necesitar un volumen elevado de muestra sugiere que esta tecnología se pueda emplear para medir en otras muestras biológicas como en lágrima, donde la muestra recogida suele ser escasa. A estas ventajas se añade que, gracias a la aplicación de las micro-nano tecnologías, el coste de producción podrá ser reducido cuando se pase a producción a gran escala.

Ante la situación provocada por el virus SARS-COV-2 y la necesidad de contar con técnicas eficientes con capacidad de diagnosticar la enfermedad Covid-19 en personas asintomáticas y predecir la gravedad de aquellas que presentan síntomas, investigadores del Centro de Tecnología Biomédica y del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas de la Universidad Politécnica de Madrid, que forman parte del Instituto de Investigación Sanitaria del Hospital Clínico San Carlos están desarrollado este sistema de detección de la enfermedad, en el que también han colaborado investigadores del Grupo de Señal y Medida de la Universidad Politécnica de Valencia y del Laboratorio de Coronavirus del CNB-CSIC, que han cedido el cDNA del gen S de SARS-CoV-2 utilizado para expresar la proteína recombinante incluida en el sistema de detección.

Fuentes consultadas:

https://www.europapress.es/madrid/noticia-investigadores-clinico-politecnica-desarrollan-kit-mejora-diagnostico-covid-19-20200522133922.html

https://www.upm.es/?id=2e9091adcf632710VgnVCM10000009c7648a____&prefmt=articulo&fmt=detail

La Ingeniería al servicio de la Salud: el Centro de Tecnología Biomédica de la UPM.

El pasado miércoles 13 de mayo, Francisco Javier Rojo Pérez, subdirector del CTB, impartió mediante videoconferencia, la charla "La Ingeniería al Servicio de la Salud: el Centro de Tecnología Biomédica (CTB) de la UPM."

El motivo de la charla era dar a conocer el Centro y sus actividades a los alumnos de la Universidad San Pablo CEU de Ingeniería Biomédica 

El Centro de Tecnología Biomédica (CTB) de la Universidad Politécnica de Madrid consta de 15 laboratorios y cerca de 100 investigadores permanentes. En sus aproximadamente 10 años de existencia ha generado aproximadamente 1000 publicaciones científicas, 30 patentes y 7 empresas, todas relacionadas con la ingeniería y las ciencias de la salud. 

Durante la primera parte de la charla presentó el CTB describiendo sus principales instalaciones y algunas de las tareas científicas y tecnológicas más importantes que realizan sus investigadores. Como ejemplo de las mismos, durante la segunda parte de la charla habló con algo más de detalle los trabajos que se llevan a cabo en el Laboratorio de Biomateriales e Ingeniería Regenerativa, consistentes fundamentalmente en la producción de biomateriales basados en seda, en la biofuncionalización de superficies y en la caracterización de materiales y tejidos biológicos.

Os dejamos el vídeo completo a continuación:

Nanocubos magnéticos para destruir células cancerosas

Un equipo internacional del que forma parte la UPM estudia la posibilidad de destruir células cancerosas utilizando nanopartículas que se unen a las mitocondrias de las células y rotan por efecto de un campo magnético.

Un reciente trabajo de investigación liderado por la Universidad de Tongji en Shanghai, en el que ha participado la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), ha conseguido demostrar in vitro que es posible emplear nanopartículas cúbicas capaces de unirse a las mitocondrias de células cancerosas y destruirlas gracias a las fuerzas inducidas por un campo magnético. El trabajo ha sido publicada en la revista Small.

A la izquierda, imagen de nanocubos obtenida en microscopio electrónico de transmisión. En ella puede verse que el tamaño de los nanocubos es cercano a 20 nm. A la derecha, imagen de células cancerosas en un cultivo, que han internalizado nanocubos. La imagen se ha obtenido utilizando microscopía de fluorescencia y muestra, superpuestas, en verde la localización de mitocondrias y en rojo de nanocubos funcionalizados (Fuente: M. Chen, J. Wu, G.R. Plaza, Y. Cheng).

En los últimos años, la investigación y desarrollo de tecnología basada en el empleo de nanopartículas en el campo biomédico está en auge debido al gran abanico de potenciales aplicaciones que van desde la obtención de imágenes médicas hasta el uso de las nanopartículas para eliminar tumores. En el caso de la eliminación de tumores, una primera aproximación consiste en producir una elevación de la temperatura ꟷhipertermiaꟷ para dar lugar a la muerte de las células cancerosas. Dicho efecto puede conseguirse con nanopartículas magnéticas y campos magnéticos variables de alta frecuencia. También se ha estudiado la posibilidad de utilizar nanopartículas magnéticas y campos magnéticos de dirección variable con frecuencias bajas, que puedan producir fuerzas sobre las partículas. Es esta última aproximación la que se ha explorado en este nuevo estudio.

En el trabajo publicado en la revista Small, un equipo internacional en el que ha participado Gustavo Plaza, del Centro de Tecnología Biomédica de la UPM, se han sintetizado nanopartículas en forma de cubo, con un lado de aproximadamente 20 nanómetros. Estas nanopartículas contienen átomos de zinc, hierro y oxígeno, lo que les hace responder a campos magnéticos. Por aplicación de uno de estos campos, las nanopartículas tienden a agregarse y si el campo magnético tiene una orientación que rota a lo largo del tiempo el grupo de nanopartículas también tiende a rotar. Ese efecto es el que se ha empleado en este estudio para dañar las membranas de mitocondrias. Además, la superficie de estas nanopartículas está recubierta con el grupo químico trifenilfosfonio, que favorece que tras ser internalizadas por las células las nanopartículas se unan a las mitocondrias.

Así, los investigadores han comprobado que, en cultivos de células cancerosas, las células internalizan las nanopartículas y que, una vez dentro, las nanopartículas tienden a agruparse unidas a las mitocondrias. En esa situación, la aplicación de un campo magnético rotatorio da lugar a la permeabilización de las membranas de las mitocondrias y así se puede desencadenar el procedo de apoptosis, que produce la muerte celular.

“Hemos identificado las sucesivas etapas que permiten el paso de las nanopartículas desde el medio extracelular hasta la superficie de las mitocondrias”, explica Gustavo Plaza. “Esta aportación”, continúa, “es un paso significativo en el desarrollo de la tecnología que nos permita combinar nanopartículas magnéticas y campos rotatorios de bajas frecuencias para una destrucción eficiente de tumores.”

La contribución de la Universidad Politécnica de Madrid en colaboración con la Universidad de Tongji ha sido posible gracias a los programas de intercambio de estudiantes e investigadores y de promoción de desarrollo conjunto de actividades de investigación. La colaboración entre ambas universidades se ha mantenido, de forma fructífera, desde el inicio del siglo XXI.
Chen, MW; Wu, JJ; Ning, P; Wang, JJ; Ma, Z; Huang, LQ; Plaza, GR; Shen, YJ; Xu, C; Han, Y; Lesniak, MS; Liu, ZM; Cheng, Y. Remote Control of Mechanical Forces via Mitochondrial-Targeted Magnetic Nanospinners for Efficient Cancer Treatmen. SMALL, Volume 16, Issue 3 January 2020 https://doi.org/10.1002/smll.201905424