Dispositivo portátil detecta virus y bacterias transmitidos por el aire en hospitales

Durante muchos años, detectar moléculas en el aire ha sido mucho más difícil que detectarlas en líquidos. A pesar de los numerosos avances médicos del siglo XX, el método más fiable para detectar moléculas ha sido tradicionalmente a través de líquidos, como la sangre. Por ello, los análisis de sangre son una herramienta de diagnóstico común en los consultorios médicos y las personas con diabetes suelen realizarse punciones digitales a diario. En cambio, detectar partículas en el aire, como algunos virus, puede suponer la identificación de tan solo una partícula entre un billón, una tarea abrumadora para cualquier detector. Hasta ahora, esto requería equipos grandes y costosos. Ahora, un equipo de científicos ha encontrado una forma de simplificar este proceso convirtiendo el aire en líquido, lo que facilita enormemente la detección.

Investigadores de la Universidad de Chicago (Chicago, IL, EUA) han desarrollado un dispositivo compacto y portátil capaz de detectar moléculas en el aire. Este avance tiene el potencial de revolucionar áreas como la medicina y la salud pública. El dispositivo, llamado ABLE (Airborne Biomarker Localization Engine), está diseñado para detectar virus o bacterias en el aire en entornos como hospitales o espacios públicos, mejorar la atención neonatal o permitir que las personas con diabetes controlen sus niveles de glucosa a través de su aliento. El dispositivo completo mide sólo 10 por 20 centímetros.

En un estudio publicado en Nature Chemical Engineering, los investigadores desarrollaron un sistema compuesto por varias partes. Primero, el aire se introduce en el dispositivo mediante una bomba. Luego, un humidificador agrega vapor de agua y un sistema de enfriamiento en miniatura reduce la temperatura. Esto hace que el aire se condense en gotitas, atrapando cualquier partícula relevante en su interior. Estas gotas se deslizan por una superficie ultrasuave especialmente diseñada y se recogen en un pequeño depósito.

Una vez que se recolectan las gotitas, los detectores pueden medir fácilmente la concentración de moléculas en el líquido utilizando equipos de detección de líquidos ya existentes y fácilmente disponibles. Durante el proceso de desarrollo, el equipo no estaba seguro de si podrían capturar moléculas volátiles (aquellas que se evaporan fácilmente). Para probar su concepto, utilizaron una taza de café. Introdujeron vapor de café en el sistema para comprobar si podía ser recolectado y detectado con éxito. Al condensarse el líquido, se desprendió el familiar aroma a café, lo que confirmó la funcionalidad del sistema. Experimentos posteriores demostraron la capacidad de detectar niveles de glucosa en el aliento, identificar E. coli en el aire y medir marcadores de inflamación en ratones con mala salud intestinal.

Las aplicaciones potenciales de esta tecnología son amplias. Sin embargo, el reto reside en que esta capacidad de detectar moléculas en el aire es tan reciente que los científicos aún no saben con certeza en qué moléculas específicas deben centrarse. Por ejemplo, el equipo de investigación colabora actualmente con un médico que trata la enfermedad inflamatoria intestinal (EII). Su objetivo es explorar si se podrían detectar marcadores de inflamación en el aliento de pacientes con EII, aunque esto requerirá identificar y catalogar dichos marcadores. Además, el equipo está trabajando en perfeccionar el diseño y miniaturizar aún más el dispositivo, con el objetivo de que sea portátil en el futuro.

“Este proyecto es uno de los más emocionantes que hemos emprendido”, afirmó el profesor Bozhi Tian de la Universidad de Chicago, uno de los autores principales del artículo. “Hay muchísimas posibles aplicaciones. Estamos encantados de ver cómo se está haciendo realidad”.