Pruebas sindrómicas múltiples utilizando tecnología de chip de microfluidos
Durante una cita de telesalud , una paciente le dice a su médico de atención primaria que está experimentando un dolor gastrointestinal intenso. El fin de semana pasado fue a acampar y durante el transcurso del fin de semana nadó en un lago, bebió agua de un arroyo de montaña y cocinó pollo sobre un fuego abierto, todas posibles causas de preocupación. ¿Podría ser salmonela? ¿E. coli? ¿Giardia? ¿Algo más? Sin pruebas de PCR múltiples, responder definitivamente a esa pregunta podría llevar mucho tiempo, lo que se sumaría a la considerable incomodidad que experimentaba la paciente. Afortunadamente, existen paneles de PCR gastrointestinal múltiples para detectar una variedad de objetivos bacterianos, tóxicos y virales, incluidas salmonela, E. coli y giardia, ¡todo en una sola prueba!
El auge de los analizadores sindrómicos
Los analizadores sindrómicos permiten la detección simultánea de múltiples patógenos con paneles para infecciones gastrointestinales, respiratorias, de salud de la mujer, ETS, del sistema nervioso central y de la sangre. Están reemplazando rápidamente los ensayos de patógenos individuales. Si bien la capacidad de realizar pruebas para detectar diferentes patógenos no es nueva, la variedad de objetivos que pueden probarse de manera confiable utilizando pruebas múltiples ha crecido rápidamente. Las pruebas múltiples, como se las llama a menudo, están ampliamente establecidas, pero se han limitado en especial a laboratorios más grandes porque los instrumentos necesarios para procesar los ensayos son muy caros.
Introducción de los microfluidos a las pruebas sindrómicas múltiples
El pinchazo neonatal en el talón, también conocido como punción dérmica, es una muestra de sangre.
Las ventajas de las pruebas sindrómicas múltiples son muchos: menos prescripciones de antibióticos; estancias más cortas de los pacientes; menores costos de atención médica. Estas pruebas pueden ser especialmente valiosas para pacientes con cáncer, cuidados críticos y salud mental en aplicaciones de gastroenterología, respiratorios y hemocultivos.
Además del alto costo de los analizadores de laboratorio múltiples, uno de los desafíos de los ensayos múltiples de primera generación es el volumen de muestra necesario. Por ejemplo, la detección temprana de trastornos genéticos en los recién nacidos puede permitir una curación temprana y permanente.
Un recién nacido con bajo peso al nacer puede tener solo 50 ml de sangre, por lo que tomar el 10 % para las pruebas es demasiado arriesgado. Ahí es donde los ensayos sindrómicos de próxima generación con cartuchos de microfluidos pueden ofrecer una ventaja significativa porque se requiere una muestra mucho más pequeña, lo que permite la detección múltiple que puede no ser práctica con los métodos tradicionales.
Reducción de costos y mejora de los resultados de los pacientes
Muestras más pequeñas, menos reactivos, cartuchos más pequeños y analizadores compactos permiten que estas pruebas múltiples de próxima generación se ofrezcan en más entornos, incluidas clínicas, hospitales y consultorios médicos. Las pruebas ofrecen una excelente sensibilidad y especificidad, comparables a los sistemas de laboratorio mucho más grandes y a los médicos les encanta la respuesta rápida que puede mejorar los resultados del paciente y el resultado final.
Otra ventaja importante de las pruebas sindrómicas de próxima generación que utilizan plataformas de chips de microfluidos es que son fáciles de usar y requieren menos capacitación. Fuera de los grandes laboratorios, el personal clínico a menudo son generalistas y no tienen la experiencia necesaria para operar equipos de pruebas moleculares más complejos, por lo que es clave hacer que el proceso de carga de muestras y la interpretación de los resultados sean lo más fáciles posible.
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Ventajas de las pruebas sindrómicas que incorporan tecnología de chip de microfluidos
o Menor costo del sistema; mayor disponibilidad
o Se requieren muestras más pequeñas para amplificar el objetivo
o Mucho menos uso de reactivos
o Analizador compacto de sobremesa
o Respuesta más rápida
o Automatización completa
o Se requiere poca capacitación; interfaz de usuario simple
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Habilitación de la próxima generación de pruebas de diagnóstico molecular múltiples
Equipos de diagnóstico modernos para análisis múltiples en el punto de necesidad
Actualmente, muchos analizadores sindrómicos en el mercado se basan en soluciones complejas de automatización de fluidos y tecnologías de microfluidos de primera generación. La tecnología de microfluidos de próxima generación continúa creciendo en sofisticación. Hay una serie de avances recientes en microfluidos que hacen esto posible:
- Nuevas técnicas de integración de reactivos (reactivos líquidos y secos)
- Componentes de multiplexación de microfluidos (por ejemplo, microválvulas)
- Técnicas de fabricación escalables (moldeado por microinyección y métodos de unión biocompatibles)
Estos avances, combinados con la integración de lectores electrónicos inteligentes, permiten a las empresas de fabricación de microfluidos integrar todo el flujo de trabajo en un formato de punto de atención, pero con la ventaja adicional de probar diferentes analitos y muestras en el mismo dispositivo.
Con los nuevos avances en dispositivos de microfluidos industriales, manejo de líquidos, nuevas técnicas de preparación de muestras y nuevos ensayos y biomarcadores, los dispositivos sindrómicos de segunda generación reducirán los costos generales al simplificar los flujos de trabajo, permitir que se procesen más paneles en la misma tirada y acortar los análisis de los resultados de las pruebas. Estos avances proporcionan una combinación ideal para aplicaciones de análisis de diagnóstico inmediato, lo que permite cartuchos que son menos costosos, más portátiles y más accesibles para una población de pacientes más amplia.
Los termocicladores en miniatura son una tecnología emergente (aunque no nueva) que está ayudando a acelerar las pruebas utilizando la amplificación ultrarrápida de ARN y ADN (por ejemplo, PMR, LAMP) con la misma o mejor sensibilidad y especificidad que las pruebas realizadas en equipos de laboratorio mucho más caros, que son importantes para garantizar que el paciente reciba el curso de tratamiento adecuado lo antes posible.
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Problemas con las pruebas de IVD múltiples
A pesar de todas las ventajas que ofrece la prueba de IVD múltiple sindrómica, no está exenta de algunos inconvenientes. La creciente facilidad con la que se pueden administrar las pruebas, combinada con la velocidad de las pruebas, puede provocar el uso excesivo de las pruebas. A veces se detectan demasiados patógenos, lo que dificulta distinguir entre una infección y una colonización. A medida que la tecnología se desarrolle, tales problemas disminuirán.
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Los microfluidos y el potencial para llevar las pruebas múltiples a las masas
Si bien se debe tener cuidado de no promover la dependencia excesiva de las pruebas, la aplicación de la tecnología de chip de microfuidos en las pruebas sindrómicas anuncia un nuevo capítulo emocionante en las pruebas de diagnóstico. A medida que los costos bajen y se disponga de más objetivos, las pruebas que antes solo estaban disponibles en áreas urbanas serán más accesibles en pequeñas clínicas y laboratorios en áreas rurales. Las implicaciones positivas para la velocidad del diagnóstico y la atención al paciente son emocionantes.
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