Investigadores del Centro de Nanociencia (NSC) de la Universidad de Jyväskylä, en Finlandia, han desarrollado un innovador sensor fluorométrico ratiométrico sin etiquetas, diseñado para la detección selectiva y sensible del ARN enteroviral. Este avance resalta la importancia de la colaboración interdisciplinaria en la búsqueda de soluciones para los desafíos globales en salud pública.
La amenaza que representan los virus para la salud global es innegable, como han evidenciado las recientes pandemias. La detección y la identificación tempranas son fundamentales para prevenir nuevos brotes. Los métodos tradicionales de detección, aunque efectivos, a menudo carecen de la capacidad para proporcionar información espaciotemporal sobre la liberación del genoma viral.
El profesor de física Jussi Toppari de la Universidad de Jyväskylä señala que esta colaboración interdisciplinaria, que combina la biología, la química y la física, marca un avance significativo en la tecnología de detección viral. «Hemos desarrollado un sensor fluorométrico ratiométrico mejorado utilizando puntos de carbono (CDs) funcionalizados con un fragmento de oligonucleótido complementario (probe) y bromuro de etidio (EB) para la detección del ARN enteroviral», explica Toppari. Este trabajo ha sido publicado en la revista Carbon.
Nuevo sensor fluorométrico para la detección viral
Los nanopartículas fluorescentes han emergido como herramientas poderosas para la detección de bioanalitos, siendo los CDs los más destacados debido a su fácil síntesis, excepcional fotostabilidad, fotoluminiscencia ajustable, excelente solubilidad acuosa, biocompatibilidad y versatilidad en la funcionalización de superficie. Estas propiedades únicas posicionan a los CDs como un auténtico cambio de juego en el campo de la biosensibilidad.
El investigador de doctorado Amar Raj de la Universidad de Jyväskylä explica que el sensor funcionalizado (Func Sensor), donde los CDs están covalentemente unidos al probe, supera claramente el enfoque más tradicional del sensor no funcionalizado (Non-Func Sensor), que es una simple mezcla de CDs, probe y EB. En ambos sensores, la presencia de ADN objetivo, que se hibrida con el probe, aumenta la fluorescencia del EB, mientras que la fluorescencia de los CDs cambia ligeramente debido a la transferencia de electrones, permitiendo la detección ratiométrica y siendo ultrasensible.
El sensor Non-Func mostró una menor sensibilidad con el ADN objetivo y no fue efectivo con muestras reales de ARN enteroviral, mientras que el Func Sensor demostró una mayor sensibilidad con ADN y ARN viral real, exhibiendo claramente una selectividad mejorada, comenta el investigador postdoctoral Abhishek Pathak, quien anteriormente trabajó en la Universidad de Jyväskylä.
El rendimiento superior del Func Sensor se atribuye a una mejor transferencia de carga gracias a la funcionalización covalente. «Nuestro estudio de prueba de concepto destaca la importancia de la inmovilización covalente del probe para mejorar la transferencia de electrones entre los CDs y el EB, y así mejorar el rendimiento. Esto demuestra la idoneidad del Func Sensor para aplicaciones prácticas en la detección rápida, en tiempo real y precisa del ARN viral», añade Varpu Marjomäki, profesora de Biología Celular y Molecular en la misma universidad.
En particular, la investigación muestra que el Func Sensor puede detectar la liberación de ARN enteroviral desde el capsómero en tiempo real en condiciones in vitro. «Esto significa que el Func Sensor puede utilizarse como una nueva plataforma de detección de ARN viral, ofreciendo una posibilidad muy necesaria para detectar la aparición de ARN viral en tiempo real durante la infección», concluye Marjomäki.
Este trabajo pionero no solo demuestra un nuevo método para la detección del ARN viral, sino que también arroja luz sobre los mecanismos de transferencia de carga entre fluoróforos. Basándose en este éxito, el equipo de investigación está trabajando para hacer el sistema más robusto, reemplazando el potencialmente peligroso tinte bromuro de etidio por colorantes biocompatibles menos citotóxicos. «Este avance mejorará aún más la seguridad y la eficacia de la detección del ARN viral in vivo», asegura Pathak.
