Chip que podría controlar la evolución de los portadores de VIH

Para medir la efectividad de algunos tratamientos aplicados a pacientes que sufren enfermedades crónicas causadas por virus, normalmente, se les realiza una extracción sanguínea y, a través de una herramienta de nombre PCR (Reacción en cadena de la polimerasa), se “cuenta” la carga viral de la muestra, es decir, la concentración de copias del virus que viajan a través del torrente sanguíneo. Este tipo de pruebas no son especialmente baratas y, en algunos casos, quedan fuera del alcance de algunos pacientes (cuyo seguimiento médico es más complejo de realizar). Pensando en facilitar el seguimiento del tratamiento de los pacientes con menos recursos, la gente del CalTech ha diseñado un chip de microfluidos que es capaz de medir la carga de VIH de un paciente para, así, medir la eficacia de los tratamientos mediante un dispositivo de bajo coste.

Según el trabajo realizado por Rustem Ismagilov y su equipo del CalTech han trabajado en un dispositivo capaz de controlar la carga viral del VIH a bajo coste y, además, poder extender su uso para el seguimiento de otras enfermedades virales, como la Hepatitis C. El chip, que se basa en la microfluídica, realiza una PCR digital, es decir, la muestra de sangre se divide gracias a un conjunto de huecos que, al final, sólo dejan pasar una copia del virus y, si tenemos agujeros en los que sí hay carga viral y otros en los que no, al final, estaremos obteniendo una señal binaria que codifica la carga viral detectada en el torrente sanguíneo.

El cuello de botella que encontramos en estos métodos es que, en determinadas ocasiones, necesitamos realizar medidas en un amplio rango dinámico.

De hecho, en un mililitro de sangre, podemos encontrar cargas virales que oscilen (según la severidad del portador) entre 50 y un millón de copias por mililitro de sangre. Por tanto, el chip debe ser capaz de manejar un gran número de copias y ser lo suficientemente sensible para detectarlas (en una baja concentración), algo que no siempre es fácil porque el número de huecos del chip es algo finito que debe estandarizarse para no llegar a un dispositivo inabordable. Para simplificar el modelo, el equipo del Caltech decidió dividir la muestra de sangre en pozos con distintos calibres de agujero para, así, obtener muestras con distintas concentraciones que podrían agregarse y calcular en conjunto.

Cada volumen es sensible a un rango de concentración en particular, por tanto, en conjunto, esos volúmenes proporcionan mucha más información que cualquier volumen utilizado por separado.

Y una vez visto el funcionamiento teórico del análisis de la muestra sanguínea, ¿cómo se traslada todo este procedimiento a un chip? El sistema está basado en el SlipChip, un dispositivo microfluídrico en cuyo diseño participó Ismagilov y en el que dos capas superpuestas de cristal o plástico actúan como puertas de entrada de la muestra al dispositivo y, mediante el giro de dichas compuertas, hacer que el líquido se vaya distribuyendo en los huecos (algo que combinado con un reactivo, por ejemplo, podría permitir también la realización de reacciones químicas).

Teniendo en cuenta que los MEMS se obtienen mediante procesos de fabricación similares a los de los circuitos integrados, la fabricación de este tipo de “laboratorios embebidos”podría posibilitar la obtención de dispositivos que faciliten el seguimiento de los pacientes de enfermedades crónicas, evitándoles tener que acudir cada cierto tiempo a que se haga un análisis de sangre y ofreciendo información de su evolución, prácticamente, a tiempo real.