Método de nanotecnología para detectar bacterias

Los investigadores han diseñado un método único de nanotecnología para detectar bacterias, llamado sensado de la cascada de iones disparada por el fago (SEPTIC, por su sigla en inglés).

Usando un dispositivo de nanopozos con dos electrodos tipo antenas, los investigadores han identificado fluctuaciones en los campos eléctricos que suceden cuando un bacteriófago, un tipo de virus, infecta una cierta bacteria, y después detectan la bacteria presente. Los científicos evaluaron su tecnología en cepas de Escherichia coli, con una tasa de éxito en la identificación rápida y exacta de la bacteria del 100%.

La estrategia funciona porque solo un cierto fago puede infectar una bacteria específica. Cuando un bacteriófago infecta una bacteria, el fago inyecta su ADN en la bacteria y la "reprogarama” para crear copias múltiples del fago, llamadas virones. Durante este proceso, aproximadamente 100 millones de iones se salen de la célula huésped. Esta dispersión de iones causa fluctuaciones en el campo eléctrico alrededor de la bacteria y el nanopozo diseñado por los científicos detectó estas fluctuaciones. Los investigadores publicarán su estudio en la próxima edición de primavera 2005 de la revista "Journal of Biological Physics and Chemistry”.

"El derrame de iones causa un gran desorden en el campo eléctrico”, dijo el Laszo Kish, del departamento de bioquímica y biofísica en la Universidad de Texas A&M (TAMU; College Station, TX, EUA). Estas fluctuaciones microscópicas en los campos eléctricos son detectadas por una antena pequeña, el así llamado nanopozo”. El Dr. Kish dijo que las fluctuaciones observadas en el campo eléctrico tienen una dinámica muy diferente que el ruido de fondo. "Debido a esta razón, y debido a la selectividad de los fagos--los fagos nunca infectan a la bacteria equivocada--el método prácticamente no tiene falsas alarmas”, dijo el Dr. Kish. El Sistema Universitario Texas A&M tiene una patente provisional sobre la tecnología.

Otro investigador TAMU en el proyecto, el Dr. Mosong Cheng, reportó que se requiere una técnica que identifique rápidamente y de manera económica a las bacterias. SEPTIC detecta las bacterias en minutos, con una probabilidad muy baja de identificaciones equivocadas. El método es comparativamente barato. Otros métodos de detección, incluyendo el cultivo y reacción de polimerasa de cadena, requieren horas o días de procesamiento con equipos más costosos, y además no distinguen muy bien entre las bacterias vivas y las muertas. Además, otras técnicas requieren personal entrenado, mientras que SEPTIC solo requiere involucrar personal mínimo.

"La identificación rápida y sensible de las bacterias es extremadamente importante en la práctica clínica, veterinaria y agrícola, así como en aplicaciones para la detección y reducción de amenazas microbiológicas”, dijo el Dr. Cheng. Pero, dada su rápida respuesta, la alta especificidad y el costo relativamente bajo, SEPTIC podría ser invaluable en la práctica clínica, veterinaria y agrícola, así como en la lucha actual contra el bioterrorismo. Eventualmente, cada enfermera o soldado puede estar equipado con un biolab SEPTIC inalámbrico, tipo teléfono celular”.

El Dr. Kish añadió: "Nuestra meta final es tener un biochip donde se integren cientos de nanopozos y sus preamplificadores. Cada nanopozo cubre un fago diferente, y si una bacteria relevante está presente, el nanopozo correspondiente señalizará e identificará la bacteria. Esto sería un biolab del tamaño de una estilográfica que podría identificar cientos de bacterias en cinco minutos”.

Los científicos están trabajando ahora en usar el dispositivo de nanopozos en plantas, Las células vegetales se mueren después de un ataque viral y el dispositivo puede enviar una señal de alarma de un ataque viral.





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Texas A&M University