Herramientas de diagnóstico de fabricación económica, que son simples de usar y lo suficientemente fuertes como para ser utilizadas en áreas rurales, podrían salvar miles de vidas en zonas con pocos recursos. Para crear semejantes dispositivos, George Whitesides, profesor de la Universidad de Harvard, está asociando microfluídica avanzada con una de las tecnologías más antiguas de la humanidad: el papel. El resultado es una prueba versátil y descartable que puede analizar una cantidad pequeña de orina o sangre para detectar rastros de enfermedades infecciosas o afecciones crónicas.

Los dispositivos terminados son cuadrados de papel con un tamaño semejante a los sellos postales. El borde del papel se pone en contacto con una muestra de orina o se presiona contra una gota de sangre, y el líquido se desplaza a través de canales hasta los hoyos de prueba. Dependiendo del elemento químico presente, se producen distintas reacciones y el papel se vuelve azul, rojo, amarillo o verde. Para interpretar los resultados, se utiliza una clave con las referencias.

Cambio de color: Las pruebas de papel, semejantes a las que aparecen aquí, podrían servir para diagnosticar una cantidad de enfermedades en forma rápida y económica. Una pequeña gota de líquido, tal como sangre u orina ingresa a través del borde o el dorso del papel y pasa a través de canales hasta zonas de pruebas especiales. Las substancias de estas zonas reaccionan con elementos químicos específicos de la muestra e indican distintas afecciones; los resultados aparecen en distintos colores. Estas pruebas son pequeñas, simples y económicas.

Credito: Bruce Peterson

Los cuadrados aprovechan la capacidad natural del papel para absorber líquido rápidamente, y así se sortea la necesidad de bombas y otros componentes mecánicos que son comunes a los dispositivos de microfluídica. El primer paso al crear estos dispositivos es crear canales diminutos, de alrededor de un milímetro de diámetro, que llevan al líquido a los hoyos de prueba. Whitesides y sus colaboradores empapan el papel con un elemento fotoresistente liviano y sensible; la luz ultravioleta hace que los polímeros de este elemento se enhebren y endurezcan, y creen paredes largas e impermeables cuando la luz los alcanza. Los investigadores hasta pueden crear los canales deseados dibujándolos en el papel mediante un marcador negro y dejándolo expuesto a la luz solar. “Lo que hacemos es estructurar el flujo del fluido en el papel, aprovechando el hecho de que, si es el papel correcto, el fluido se impulsará a través de los canales”, comenta Whitesides. Cada hoyo se recubre con una solución diferente que reacciona con moléculas específicas de la sangre o la orina para causar un cambio de color.

El papel es fácil de incinerar, por lo tanto es fácil deshacerse de las pruebas usadas. Y si bien ya existen pruebas diagnósticas a base de papel (como las de embarazo), el dispositivo de Whitesides tiene una ventaja importante: un solo cuadrado puede servir para varias reacciones, lo que le da el potencial para diagnosticar varias afecciones. Y además, su pequeño tamaño implica que las pruebas de sangre requieren tan sólo una muestra pequeña, lo que se reduce a que el usuario simplemente se pinche un dedo.

Actualmente, Whitesides está desarrollando una prueba para diagnosticar disfunciones hepáticas, que se indican mediante niveles elevados de determinadas enzimas en sangre. En países con planes de salud avanzados, las personas que consumen determinada medicación se realizan pruebas de sangre periódicas para rastrear los problemas hepáticos que pueden acarrear los mismos medicamentos. Pero quienes no tienen acceso sistemático a los planes de salud no pueden darse ese lujo y una prueba basada en el papel podría brindarles el mismo margen de seguridad. Whitesides también quiere desarrollar pruebas para enfermedades infecciosas como la tuberculosis.

A fin de diseminar la tecnología, Whitesides cofundó Diagnósticos para Todos  (sin fines de lucro), en Brookline (Estados Unidos), en 2007. Planea utilizar las pruebas de las funciones hepáticas en un país africano a finales de este año. El equipo espera que, eventualmente, las personas con poco entrenamiento médico puedan conducir las pruebas y fotografiar los resultados con un teléfono móvil. Whitesides imagina un centro donde los técnicos y los médicos puedan evaluar las imágenes y responder con los tratamientos recomendados.

“Este es uno de los dispositivos más utilizables que he visto”, asegura Albert Folch, un profesor adscrito de bioingeniería en la Universidad de Washington, que trabaja con microfluídica. “Lo que es increíblemente inteligente es que pudieron crear estructuras fotoresistentes integradas al papel. A su vez, la porosidad del papel actúa como la bomba más económica del planeta”, añade.

Recientemente, los investigadores de Harvard transformaron chips de papel en dispositivos de diagnóstico tridimensionales al unirlos por capas mediante cinta adhesiva perforada. Una gota de líquido pasa a través de los canales e ingresa a hoyos en la primera capa, se esparce a través de las perforaciones de la cinta y reacciona en los hoyos de prueba de la segunda capa de papel. La capacidad para realizar muchas más pruebas e incluso realizar reacciones de dos etapas con una sola muestra permitirá que el dispositivo detecte enfermedades (como malaria o VIH) que exigen conjuntos más complicados, como los que utilizan anticuerpos. Los resultados aparecen entre 5 y 30 minutos después, dependiendo de la prueba.

Los investigadores esperan que la versión avanzada de la prueba se pueda producir masivamente utilizando la misma técnica de impresión que produce periódicos a granel. El coste de los materiales sería de entre 3 y 5 centavos de dólar. Folch opina que a ese precio, las pruebas “tendrán un gran impacto en cuidados de la salud en áreas donde es difícil acceder al transporte y a la energía”.