Dispositivos POC y OTC: tecnología de diagnóstico rápido en los estantes de las farmacias
En los estantes de prácticamente todas las farmacias del mundo hay pequeños productos que tienen un gran impacto. ¿Cuáles son? Existen pruebas de diagnóstico de uso doméstico para medicamentos, ovulación y, quizás, pruebas más conocidas para el embarazo. ¿Qué tienen en común estas pruebas? Simples, económicas y fáciles de usar, todas estas pruebas utilizan tecnología de ensayo de flujo lateral (LFA), a menudo “de venta libre” (OTC) o como pruebas de diagnóstico de “análisis de diagnóstico inmediato” (POC).
Tradicionalmente, las pruebas de diagnóstico se realizan en laboratorios distantes y sofisticados mediante el uso de equipos costosos, realizados por personal capacitado y ordenados por médicos con licencia. Compare eso con la forma en que se usa una prueba de diagnóstico OTC de uso doméstico, como una prueba de embarazo: el equipo requerido es la prueba en sí. La única capacitación que el usuario necesita es un pequeño trozo de papel con instrucciones. Se aplica una muestra de orina no medida al dispositivo, seguida de un breve período de incubación. Luego la prueba se lee a simple vista.
¿Cómo funcionan los ensayos de flujo lateral en dispositivos POC y OTC?
Esta prueba puede parecer simple, pero la ciencia detrás de estos LFA es impresionante. La molécula que se está probando en la prueba de embarazo casera es la gonadotropina coriónica humana (hCG). Es producido por el óvulo fertilizado y ayuda a preparar el cuerpo de la madre para el embarazo. Está ausente o presente en concentraciones extremadamente bajas en mujeres que no están embarazadas. Un nivel de 20 miliunidades internacionales por mililitro (mUI/mL) de orina es indicativo de un embarazo activo. Esto equivale a una concentración de aproximadamente 5×10-10 moles por litro (M).
Aquí hay un experimento mental para mostrar qué tan sensible es esta prueba: un solo cubo de azúcar pesa alrededor de 2,8 gramos y la sacarosa que contiene tiene un peso molecular de 340 gramos por mol. Eso significa que un cubo de azúcar tiene alrededor de 5×10^21 moléculas, o 0,0082 moles de sacarosa. ¿Cuántos litros de agua se necesitarían para disolver esa cantidad de sacarosa a una concentración equivalente a la sensibilidad de la prueba de embarazo de venta libre? Un cálculo rápido indica que se necesitarían unos 16 millones de litros (aproximadamente seis albercas olímpicas) para disolver un solo cubo de azúcar a la concentración equivalente de hCG detectada en una prueba de embarazo.
Una prueba de embarazo casera positiva mostrará dos líneas de colores: una línea de prueba y una línea de control. La línea de control indica que se agregó suficiente muestra y que la prueba se ejecutó según lo diseñado. Una prueba negativa muestra solo una línea en la línea de control. Si no hay líneas de color visibles, significa que lo más probable es que se haya aplicado una cantidad insuficiente de muestra al dispositivo y que la prueba no es válida.
Tecnologías de flujo lateral OTC y POC
Aunque estas pruebas parecen simples, hacen uso de plásticos, tecnología de tintes, proteínas animales y química: una combinación de ingredientes que rivaliza con muchos inventos de MacGyver de fama televisiva. A los animales experimentales, como ratones o conejos, se les inyecta hCG, al igual que cuando los humanos se vacunan contra la gripe. El sistema inmunológico del animal reconoce la hCG humana como extraña y monta una defensa contra el invasor, incluida la producción de anticuerpos, que son proteínas sanguíneas que se unen muy específicamente a la molécula extraña. Estos anticuerpos se extraen del animal y se utilizan como reactivos o productos químicos para reconocer y unirse a la molécula extraña. Pueden ser extremadamente específicos y no se unirán a moléculas estrechamente relacionadas. En la fabricación, algunos de estos anticuerpos se unen químicamente a una tira larga y delgada de material poroso llamada nitrocelulosa. Los anticuerpos se inmovilizan en una línea perpendicular al eje largo de la tira. Esto constituye la línea de prueba.
Otros anticuerpos se derivatizan químicamente con moléculas de tinte muy brillantes o nanoperlas con muchas moléculas de tinte y luego se aplican libremente a la tira. Otra línea de anticuerpos criados en otro animal como una cabra que reconocen los anticuerpos de ratón o conejo se aplican en otra línea perpendicular al eje largo de la tira más abajo de la tira de nitrocelulosa. Esta es la línea de control. Estos reactivos se aplican a la tira en la fabricación, se estabilizan para una larga vida útil y se envuelven en un casete de plástico. Para usar el dispositivo, se aplica una muestra de orina a un extremo de la tira porosa y comienza a penetrar a lo largo de la tira por acción capilar. La muestra de orina primero encuentra los anticuerpos marcados débilmente unidos y los disuelve en la muestra. Si la hCG está presente, los anticuerpos marcados se unen a la hCG para formar un complejo inmune. El flujo capilar continúa y lleva estos complejos inmunes a la línea de anticuerpos inmovilizados que reconocen la hCG y reaccionan con los complejos y evitan que se muevan más. Esto constituye la línea de prueba. Los anticuerpos marcados que no tienen ninguna hCG unida a ellos continúan moviéndose con el flujo hasta que se encuentran con la línea caprina antirratón y se detienen. Esto constituye la línea de control. En ese momento:
• Si no se agrega suficiente muestra de fluido, ninguna de las líneas mostrará color.
• Si no hay suficiente hCG en la muestra, solo la línea de control mostrará el color.
• Si hay suficiente hCG en la muestra, tanto la línea de prueba como la línea de control estarán coloreadas.
Muchos otros LFA se utilizan en diagnósticos clínicos humanos, incluida la detección y monitoreo de enfermedades infecciosas en el consultorio de un médico. Esta aplicación es diferente del ejemplo de prueba de embarazo en que se realizan varias pruebas por semana. Eso significa que tiene sentido económico invertir en un dispositivo lector. El uso de instrumentación distinta del ojo humano para leer la prueba aumenta la sensibilidad del ensayo porque se pueden emplear otras tecnologías de detección, como la fluorescencia. La precisión del ensayo también aumenta con el uso de instrumentación.
Pandemia de COVID-19: la necesidad de pruebas POC y OTC
Con la pandemia de COVID-19, el mundo se ha familiarizado mucho más con los LFA. La prensa, a menudo, se refiere a ellos como pruebas de “análisis de diagnóstico inmediato” o “punción digital”. Una nueva avalancha de LFA para la detección del virus o anticuerpos contra la COVID-19 ha llegado al mercado. Dada la necesidad apremiante de obtener pruebas validadas en manos de profesionales médicos y otros para ayudar en el diagnóstico y seguimiento de casos, la FDA, que regula todos los diagnósticos médicos en los Estados Unidos, ha emitido Autorizaciones de uso de emergencia (EUA) a varios fabricantes. Estas EUA han permitido a las empresas comercializar y vender estas pruebas en plazos acelerados, aunque incluyen algunos productos de precisión cuestionable.
La lección para llevar a casa de esto es que no todos los LFA son creados iguales y que la elaboración de un LFA de calidad requiere tiempo y experiencia en diferentes disciplinas. Exige una comprensión detallada de las condiciones de la enfermedad u organismos que la prueba está destinada a detectar y las características de la población que se va a evaluar. Por ejemplo, si una prueba tiene una tasa de falsos positivos del 1 %, puede ser útil si el 30 % de la población tiene la afección, pero no lo sería si solo el 2 % de la población tuviera la enfermedad. Se necesita una comprensión profunda de todos los materiales que entran en un LFA, incluidos los anticuerpos, las etiquetas, el soporte sólido de nitrocelulosa e incluso las piezas de plástico que componen el casete. Algunos LFA se pueden ensamblar manualmente, pero hacer cantidades comercialmente significativas de pruebas requiere una automatización inteligente que debe adquirirse, calibrarse y mantenerse para garantizar la calidad del producto. Los productos deben desarrollarse teniendo en cuenta la fabricación desde el principio, ya que (la capacidad de fabricación) es difícil y costosa de incorporar después del desarrollo. Finalmente, la usabilidad del producto es de suma importancia. Estos dispositivos deben diseñarse teniendo en cuenta al usuario final.
Si una organización carece de la experiencia necesaria para diseñar un producto de calidad basado en LFA, tiene sentido asociarse con alguien que pueda ayudar a administrar ese proceso, incluidas la ingeniería, las pruebas de usabilidad y la organización bien ejecutada de estudios clínicos que son especialmente críticos cuando se preparan para las aprobaciones regulatorias. Hemos ayudado a las empresas a tener éxito en el desarrollo de diagnósticos basados en LFA durante años. Una conversación con nuestro equipo de ingenieros, investigadores clínicos y expertos en regulación podría ayudarte a mejorar tus posibilidades de lanzar un producto de diagnóstico exitoso.
