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innovadores menores de 35

Wendell Coltro, 34

Ha inventado una tecnología de bajo coste para fabricar dispositivos de análisis microfluídico basados en papel

Universidad Federal de Goias

Wendell Coltro

Desde hace más de una década la posibilidad de realizar análisis de muestras biológicas como la sangre y la orina en soportes pequeños y baratos está anticipando una revolución similar a la que supuso para la informática la miniaturización de los chips. Así lo cree el investigador Wendell Coltro, profesor de la Universidad Federal de Goiás (Brasil) y experto en el diseño de las plataformas microfluídicas con las que funcionan estos nuevos dispositivos analíticos portátiles. Una vez elegida su área de interés, Coltro reconoce que el siguiente paso en su carrera, consistente en lograr técnicas para fabricar estos pequeños dispositivos a bajo coste, fue "una consecuencia de las limitaciones de financiación".

Las restricciones económicas centraron la atención de este joven doctor en química en dos materiales baratos y accesibles que forman parte de los dispositivos analíticos de nueva generación: el papel y el tóner. Éste último, que hace de tinta en muchas impresoras láser actuales, se utiliza para "dibujar" estampados mediante su deposición en superficies de plástico y papel encerado. Estos patrones dibujados por la impresora son posteriormente sellados y sirven para delimitar -como si fueran pequeños muros- los canales del futuro dispositivo microfluídico. El resultado es una especie de sándwich atravesado por diminutos canales internos por el que transitarán orina, sangre, plasma y otras muestras, y donde se mezclarán con los reactivos durante el análisis químico.

Coltro también está diseñando y fabricando dispositivos basados en papel, llamados μPAD, que al igual que los fabricados con tóner son desechables, sencillos y pueden ser extremadamente baratos (entre uno y cinco centavos de dólar la unidad). Los μPAD aprovechan la estructura porosa de la celulosa y su capilaridad, cualidades que hacen que no sea necesario un impulso externo de los líquidos de la muestra para que ésta pueda fluir por ellos, algo que de otra forma requeriría energía y elementos de bombeo externos que  encarecerían y complicarían el dispositivo.

Por ello, en lugar de emplear jeringas o bombas, Coltro propone dibujar sobre el papel una serie de barreras hidrofóbicas para guiar el recorrido de la muestra -que fluirá impulsada por la capilaridad- hacia áreas específicas del μPAD que contienen reactivos inmovilizados con los que se pretende que reaccione, por ejemplo, la glucosa contenida en la muestra. Finalmente, la reacción entre ésta  y los reactivos genera cambios de color que pueden percibirse a simple vista y permiten detectar, por ejemplo, un nivel demasiado elevado de azúcar en sangre.

Dibujando microcanales con parafina

Tras varios años trabajando en el desarrollo de dispositivos de estos tipos, el equipo de Coltro ha descubierto un nuevo sistema para fabricar las barreras hidrofóbicas de los μPAD de forma mucho más barata y sencilla. Este joven ha ideado y patentado un sello metálico que es calentado y puesto en contacto con un papel de superficie parafinada. La parafina se funde en los puntos donde el relieve del sello la toca y penetra en la superficie porosa de un papel convencional situado bajo el parafinado. De esta forma, en unos pocos segundos, se crean sobre el primero las barreras microscópicas de parafina necesarias para dirigir el flujo de la muestra.

Tal y como indica Coltro, este sistema no requiere instrumental sofisticado y su simplicidad y portabilidad hacen que sea "más accesible que todos los propuestos hasta el momento". Con uno solo de estos sellos -añade el joven- es posible fabricar más de 5.000 μPAD con "alta reproducibilidad". Por ahora, su manejo es manual pero el método es fácilmente automatizable: "Para producir los dispositivos masivamente pueden incorporarse varios sellos en una placa de metal, de forma similar a una prensa mecánica", explica el innovador.

El equipo de Coltro ha probado estos μPAD para realizar ensayos de detección de glucosa, ácido úrico, albúmina de suero bovino y nitrito. Para ello han inmovilizado, en las zonas de detección del dispositivo, reactivos que cambian de color en presencia de la sustancia que desean medir en cada caso. Coltro explica que cuando añaden la muestra a la zona central, ésta se mueve por acción capilar a través de los canales microfluídicos hacia las zonas de detección. El contacto con el reactivo promueve una reacción química que se traduce en un cambio de color. "El resultado puede ser capturado por la cámara de un móvil y analizado con un software para cuantificar los niveles de concentración en base a la intensidad del color", detalla el joven.

En el futuro Coltro planea desarrollar "kits diagnósticos" basados este tipo de plataformas de "coste cero" que el Ministerio de Sanidad de Brasil pueda distribuir gratuitamente en entre personas con dificultades de acceso a centros médicos. De esta forma los auxiliares podrían monitorear y realizar diagnósticos en el lugar donde se encuentre el paciente; e incluso éstos podrían recoger sus propias muestras de orina, ponerlas en el dispositivo, hacer una foto con el móvil y mandarla al ambulatorio u hospital. Allí el médico podría ver el resultado test y prescribir telemáticamente un tratamiento apropiado.

La directora de coordinación de proyectos del grupo químico-farmaceútico Zeltia, Carmen Eibe, que es miembro del jurado de los premios MIT Technology Review Innovadores menores de 35 Brasil, ha calificado como "muy interesante" el proyecto de Coltro sobre "dispositivos basados en tóner y papel que vienen estudiándose en los últimos cinco años". Del mismo modo, otro de los miembros del jurado, el subdirector de la edición de MIT Technology Review en Estados Unidos, Brian Bergstein, ha considerado el novedoso sistema de fabricación propuesto por Coltro "un trabajo inteligente" en el campo de la microfluídica. - Elena Zafra

Ganadores de Innovadores menores de 35 Brasil 2014

Wendell Coltro

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