Investigadores del MIT crean unas mascarillas que detectan si tienes Covid-19

Ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Harvard han diseñado una mascarilla que puede diagnosticar si su portador tiene o no Covid-19 en 90 minutos, según un estudio publicado hoy en «Nature Biotechnology».

Para ello, los «cubrebocas» cuentan con unos pequeños sensores que se pueden colocar en otras mascarillas y que, además, se pueden adaptar para detectar otros virus. Los sensores se basan en una tecnología celular liofilizada.

«Hemos demostrado que podemos liofilizar –separar el agua de una sustancia y crear un material esponjoso– una amplia gama de sensores para detectar ácidos nucleicos virales o bacterianos, así como sustancias químicas tóxicas», afirma James Collins, profesor del MIT y autor principal del estudio, junto con Peter Nguyen, investigador del Wyss Institute for Biological Inspired Engineering de la Universidad de Harvard, y Luis Soenksen, de la Clínica Abdul Latif Jameel del MIT para Aprendizaje Automático en Salud.

Además, los sensores están diseñados para que el usuario los pueda activar cuando quiera hacer la prueba y los resultados sólo se muestran en el interior de la mascarilla para preservar la privacidad del usuario.

Los nuevos sensores portátiles y la mascarilla de diagnóstico se basan en tecnología que el profesor Collins comenzó a desarrollar hace varios años. En concreto, en 2014, demostró que las proteínas y los ácidos nucleicos necesarios para crear genes sintéticos que reaccionen a moléculas diana específicas podrían incrustarse en papel, y utilizó este enfoque para crear pruebas diagnósticas en papel frente al Ébola y el Zika. Tres años después, Collins desarrolló otro sistema de sensores sin células, conocido como “Sherlock”, que se basa en enzimas CRISPR y permite la detección altamente sensible de ácidos nucleicos.

Estos componentes del circuito sin células se liofilizan y permanecen estables durante muchos meses hasta que se rehidratan. Cuando se activan con agua, pueden interactuar con su molécula objetivo, que puede ser cualquier secuencia de ARN o ADN, así como con otros tipos de moléculas, y producir una señal, como un cambio de color.

Más recientemente, Collins y sus colegas comenzaron a trabajar en la incorporación de estos sensores en los textiles, con el objetivo de crear una bata de laboratorio para aquellos profesiones potencialmente expuestos a patógenos.

A continuación, Soenksen analizó qué tejido podría ser compatible con este tipo de sensor. “El mejor fue una combinación de poliéster y otras fibras sintéticas”, afirma.

Para fabricar sensores portátiles, los investigadores incorporaron sus componentes liofilizados en una pequeña sección de esta tela sintética, donde están rodeados por un anillo de elastómero de silicona. Esta compartimentación evita que la muestra se evapore o se difunda fuera del sensor, precisan los investigadores en el estudio.

Para demostrar la tecnología, los investigadores crearon una chaqueta incrustada con aproximadamente 30 de estos sensores. Y verificaron que una pequeña salpicadura de líquido que contiene partículas virales, imitando la exposición a un paciente infectado, puede hidratar los componentes celulares liofilizados y activar el sensor.

Los sensores pueden diseñarse para producir diferentes tipos de señales, incluido un cambio de color que se puede ver a simple vista, o una señal fluorescente que se puede leer con un espectrómetro de mano. Los investigadores también diseñaron un espectrómetro portátil que podría integrarse en la tela, donde puede leer los resultados y transmitirlos de forma inalámbrica a un dispositivo móvil.

Cuando los investigadores estaban terminando su trabajo sobre los sensores portátiles a principios de 2020, la Covid-19 comenzó a extenderse por todo el mundo, por lo que rápidamente decidieron intentar usar esta tecnología para crear un diagnóstico para el SARS-CoV-2.

Para producir su mascarilla de diagnóstico, los investigadores incorporaron sensores SHERLOCK liofilizados en una máscara de papel. Al igual que con los sensores portátiles, los componentes liofilizados están rodeados de elastómero de silicona.

La mascarilla también cuenta con un pequeño depósito de agua que se libera con solo presionar un botón cuando el usuario está listo para realizar la prueba. Esto hidrata los componentes liofilizados del sensor SARS-CoV-2, que analiza las gotas de aire acumuladas en el interior de la mascarilla y produce un resultado en 90 minutos.

“Esta prueba es tan sensible como las pruebas de PCR altamente sensibles, pero es tan rápida como los test de antígenos que se utilizan para el análisis rápido de la Covid-19”, asegura Nguyen.

Los investigadores han solicitado una patente sobre la tecnología y ahora esperan trabajar con una empresa para desarrollar aún más los sensores.

“Actualmente, nuestro prototipo para la detección de SARS-COV-2 cuesta aproximadamente entre cinco y diez dólares (entre 4,2 y 3,4 euros) fabricarlo en el laboratorio. Esperamos que este precio disminuya significativamente a medida que avanzamos hacia la fabricación a gran escala. Dado que el dispositivo se construyó como un complemento de cualquier mascarilla, existe la posibilidad de utilizar una variedad de opciones que podrían hacer que todo el sistema sea muy asequible para todo el mundo, con suerte dentro del rango de entre uno y dos dólares”, explica Soenksen a este periódico. Es decir, “aproximadamente un euro más de lo que cuesta una mascarilla convencional si encontramos los socios industriales adecuados”, añade Soenksen.