Plataforma de sensores en papel transforma diagnóstico cardíaco

Las enfermedades cardiovasculares siguen siendo la principal causa de muerte en todo el mundo, y son responsables de más de 19 millones de muertes al año. La detección temprana del infarto de miocardio (IM), comúnmente conocido como ataque cardíaco, es esencial para reducir las tasas de mortalidad y mejorar los resultados de los pacientes. Sin embargo, los ensayos actuales de troponina cardíaca I (cTnI) de alta sensibilidad dependen de equipos de laboratorio grandes y costosos que requieren personal capacitado, lo que limita el acceso a diagnósticos cardíacos críticos, especialmente en entornos de bajos recursos donde la toma de decisiones clínicas rápidas es vital. Una reciente innovación, un ensayo de flujo vertical por quimioluminiscencia (CL-VFA) impulsado por aprendizaje profundo, ahora lleva las pruebas de cTnI con calidad de laboratorio a una plataforma portátil y rentable en el punto de atención.

Investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA, Los Ángeles, CA, EUA) han demostrado cómo la integración de la biodetección basada en quimioluminiscencia, la obtención de imágenes de alta sensibilidad a través de un lector portátil y el análisis de datos impulsado por IA permite una cuantificación rápida y altamente sensible de cTnI para la detección de infarto de miocardio en diversos entornos clínicos. Esta tecnología tiene el potencial de proporcionar diagnósticos cardíacos rápidos y confiables, en particular en áreas con recursos limitados donde no se dispone de infraestructura de laboratorio avanzada. En un estudio publicado en Small, el equipo presentó una novedosa plataforma de diagnóstico en el punto de atención que ofrece pruebas de troponina de alta sensibilidad en un diseño compacto, portátil y asequible.

Esta plataforma integra un análisis computacional basado en aprendizaje profundo con biodetección por quimioluminiscencia de alta sensibilidad, lo que permite la detección de cTnI en concentraciones tan bajas como 0,1-0,2 pg/ml y un amplio rango dinámico de menos de 1 pg/ml a 100 ng/ml. Estas características superan a los dispositivos de punto de atención existentes y cumplen con los estándares clínicos requeridos para las pruebas de troponina de alta sensibilidad, que son cruciales para el diagnóstico temprano de infarto de miocardio y la estratificación del riesgo. El sensor requiere solo 50 µL de suero y utiliza un flujo de trabajo optimizado, lo que permite al personal médico realizar pruebas con facilidad. Proporciona resultados de cTnI en solo 25 minutos, lo que facilita la toma de decisiones clínicas rápidas. El sensor computacional funciona en dos fases principales: una fase de inmunoensayo seguida de lavado y una fase de generación de señal de quimioluminiscencia. Durante la fase de inmunoensayo, un conjugado basado en enzima polimerizada se une a cTnI en el suero. En la fase de generación de señales, se activa un material quimioluminiscente mediante una reacción enzimática, lo que produce una señal luminosa que es captada por un lector portátil diseñado a medida. A continuación, un algoritmo de aprendizaje profundo procesa estas imágenes para determinar las concentraciones de cTnI en la muestra de suero.

El equipo validó rigurosamente la plataforma de sensores utilizando muestras de suero clínico. En un estudio de validación ciego con muestras de pacientes, el sensor mostró una fuerte correlación con un analizador de laboratorio aprobado por la FDA, lo que confirma su confiabilidad, precisión clínica y potencial para aplicaciones de diagnóstico en el mundo real. Los investigadores planean expandir esta plataforma de sensores en papel mediante la integración de la detección multiplexada de varios biomarcadores cardiovasculares, lo que permite evaluaciones integrales del riesgo cardíaco en una sola prueba. La alta sensibilidad, portabilidad, simplicidad y asequibilidad de esta plataforma la convierten en una alternativa viable a las pruebas tradicionales basadas en laboratorio, acercando los diagnósticos cardíacos de alta sensibilidad a los pacientes. Al democratizar el acceso a pruebas de biomarcadores rápidas y confiables, esta innovación tiene el potencial de mejorar la toma de decisiones clínicas, mejorar los resultados de los pacientes y expandir la atención cardíaca a nivel mundial, particularmente en entornos de atención médica descentralizados y con recursos limitados.

“Esta tecnología representa un gran paso hacia la democratización de los diagnósticos cardíacos de alta calidad”, afirmó el Dr. Aydogan Ozcan de la UCLA, quien dirigió el equipo de investigación. “Al combinar el análisis impulsado por IA, la biodetección por quimioluminiscencia y la obtención de imágenes portátiles de alta sensibilidad, podemos cerrar la brecha entre las pruebas de laboratorio centrales y la toma de decisiones clínicas en tiempo real en salas de emergencia, clínicas rurales y entornos de atención médica descentralizados”.

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