Cómo una gota de saliva y la nanotecnología podrían cambiar el diagnóstico casero de enfermedades

En una habitación cualquiera, una sola gota de saliva sobre una membrana puede convertirse en la clave para revelar lo invisible y cambiar el destino de una vida.

Un innovador test casero desarrollado por ingenieros de la Universidad de California, Berkeley (UC Berkeley) sería capaz de detectar COVID-19, sepsis y hasta cáncer con una sensibilidad extraordinaria en menos de doce minutos, según una investigación publicada en la revista Nature Communications.

El test integra el “efecto anillo de café”, nanopartículas plasmónicas y una aplicación de inteligencia artificial, una conjunción que promete revolucionar el diagnóstico rápido y accesible de enfermedades graves, superando la precisión de los test caseros actuales. Según informó UC Berkeley News, el avance podría facilitar la detección temprana de patologías críticas, incluso en entornos con recursos limitados.

La popularidad de los test caseros durante la pandemia de COVID-19 permitió a millones de personas acceder a diagnósticos en sus hogares. Sin embargo, estos dispositivos muestran una sensibilidad limitada en comparación con métodos de laboratorio, lo que puede conducir a falsos negativos, sobre todo en las etapas iniciales de una infección. De acuerdo con UC Berkeley News, los tests rápidos de flujo lateral (LFIA) empleados masivamente para COVID-19 u otras enfermedades suelen fallar al identificar biomarcadores en concentraciones muy bajas, como las necesarias para el diagnóstico temprano de la sepsis o ciertos tipos de cáncer.

Por ejemplo, en la sepsis, una respuesta inflamatoria potencialmente mortal frente a infecciones bacterianas, la detección y la intervención temprana son vitales para la supervivencia. Pero las pruebas convencionales de laboratorio, como ELISA, pueden demorar entre dos y cuatro horas, y los test caseros no alcanzan la sensibilidad requerida para detectar biomarcadores en muy baja concentración. La procalcitonina (PCT), uno de los principales biomarcadores para sepsis, aparece en la sangre en niveles tan bajos como picogramos por mililitro, fuera del alcance de los test caseros actuales.

El nuevo test de UC Berkeley introduce una solución original al combinar el “efecto anillo de café” —cuando una gota de líquido, al secarse, deposita partículas en el borde— con nanopartículas plasmónicas de oro y el apoyo de algoritmos de inteligencia artificial.

El usuario deposita una gota de muestra (saliva o hisopo nasal) sobre una membrana especial; al evaporarse, las partículas se concentran en el borde. Luego se agrega una segunda gota con nanopartículas que se unen a los biomarcadores, y el conjunto genera un patrón óptico visible al unir luz y partículas. Una aplicación en el celular, dotada de IA, analiza la imagen del anillo, cuantifica la concentración del biomarcador y determina el resultado en poco tiempo y con gran precisión.

Los experimentos del equipo UC Berkeley mostraron que esta tecnología ofrece una sensibilidad hasta cien veces superior a la de los test caseros tradicionales para COVID-19 y, además, logró identificar concentraciones tan bajas como 3 pg/ml de PSA, el antígeno clave en el diagnóstico precoz de cáncer de próstata. Los resultados superan en tres órdenes de magnitud a los test de flujo lateral convencionales y cuadruplican la sensibilidad de los métodos ELISA modernos, afirman los científicos.

El test fue validado para los principales biomarcadores del SARS-CoV-2, procalcitonina para sepsis, antígeno carcinoembrionario (CEA) y PSA para cáncer, y su rango de detección cubre varios órdenes de magnitud: permite tanto saber si hay presencia de una enfermedad como cuantificarla explícitamente, aseguran.

El nuevo sistema, comparado con los métodos de laboratorio, ofrecería ventajas sobresalientes: rapidez, alta sensibilidad, especificidad, facilidad de uso y la capacidad de trabajar con muestras complejas como la saliva, sin analizar menos por ello. UC Berkeley News subrayó que, incluso ante muestras biológicas reales, el dispositivo supera ampliamente la sensibilidad de las alternativas comerciales.

El prototipo ideado incluye una membrana de nanofibras, jeringa o microtubo de vidrio, un pequeño calentador eléctrico portátil y piezas impresas en 3D para guiar al usuario en cada paso. Tras colocar la muestra y la solución en los puntos indicados, solo resta esperar, tomar una foto desde el móvil y dejar que la aplicación haga el resto; la interpretación es automática y elimina el margen humano de error, argumentan. Los materiales empleados son comunes y duraderos, la solución plasmónica puede guardarse meses en frío o incluso en forma seca, lo que facilita el transporte y almacenamiento, explican.

Kamyar Behrouzi, investigador principal del proyecto, destacó que “esta técnica simple, pero efectiva puede ofrecer resultados altamente precisos en una fracción del tiempo comparado con métodos tradicionales de diagnóstico”.

Por su parte, Liwei Lin, profesor distinguido de Ingeniería Mecánica en UC Berkeley y autor senior del estudio, enfatizó la importancia de la rapidez: “Nuestra técnica podría ayudar a los médicos a detectar sepsis en 10 a 15 minutos”.

Además, expresó su esperanza de que el sistema facilite el cribado regular de enfermedades desde el hogar: “Espero que nuestra tecnología facilite y haga más accesible el cribado regular de condiciones como el cáncer de próstata sin salir de casa”.

El “efecto anillo de café” se había explorado ya para sensores, pero la novedad de UC Berkeley es su combinación con nanopartículas e inteligencia artificial, que logra unir sencillez, rapidez y una sensibilidad excepcional. Las pruebas con saliva humana confirmaron que el sistema mantiene su precisión incluso en matrices biológicas reales.

El proceso tarda menos de doce minutos y la precisión sitúa a este método al nivel —o por encima— de los estándares de laboratorio en cuanto a biomarcadores tan diferentes como PSA, la proteína N del SARS-CoV-2 o la PCT para sepsis.