C¨®mo usar un tel¨¦fono m¨®vil para hacer pruebas de malaria: lecciones de Uganda

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La malaria es una de las principales causas de enfermedad y muerte en el mundo. Cada a?o se infectan en torno a 229 millones de personas, de las cuales fallecen m¨¢s de 400.000. Su difusi¨®n puede controlarse mediante una gesti¨®n cuidadosa y coordinada en las comunidades que incluye el reparto de mosquiteras impregnadas de insecticida, el tratamiento farmacol¨®gico y las pruebas diagn¨®sticas, cuando se dispone de ellas, que se efect¨²an sobre el terreno utilizando microscopios o pruebas de anticuerpos. En laboratorios centralizados, se llevan a cabo con m¨¢quinas automatizadas de alto rendimiento que combinan reactivos bioqu¨ªmicos con las muestras para generar se?ales fiables y altamente sensibles.

Las pruebas diagn¨®sticas pueden suponer un reto en zonas remotas de ?frica subsahariana donde el acceso a la energ¨ªa el¨¦ctrica, al agua corriente, al equipamiento de laboratorio especializado y a personal sanitario bien formado pueden ser limitados. Sin diagn¨®stico, el tratamiento se retrasa o se basa exclusivamente en los s¨ªntomas (que a menudo son similares a los de otras enfermedades infecciosas).

Un informe sobre el control del paludismo publicado en 2018 por la Organizaci¨®n Mundial de la Salud (OMS) resaltaba la necesidad de disponer de pruebas r¨¢pidas y fiables incluso en las zonas m¨¢s alejadas. Recomendaba tambi¨¦n que los diagn¨®sticos de la enfermedad se integrasen de manera m¨¢s digital en sistemas regionales o nacionales de gesti¨®n de casos, para controlar mejor la transmisi¨®n.

Los bioingenieros de la Universidad de Glasgow llevamos ya varios a?os trabajando con la Divisi¨®n de Control de Vectores, perteneciente al Ministerio de Salud de Uganda. Colaboramos para hallar nuevas formas de alcanzar estas recomendaciones vitales de la OMS y juntos hemos logrado algunos avances clave en la creaci¨®n de nuevos dispositivos que permiten a personas con conocimientos m¨¦dicos b¨¢sicos efectuar pruebas de malaria sobre el terreno. Nuestra prueba diagn¨®stica mediante tel¨¦fonos inteligentes analiza y registra datos de manera segura.

Pruebas sobre el terreno

La prueba m¨¢s com¨²n y fiable para la malaria busca el ADN del par¨¢sito en la sangre de una persona mediante una reacci¨®n en cadena de la polimerasa (PCR). La PCR exige personal cualificado para tomar una muestra y procesarla, algo que debe efectuarse en condiciones de laboratorio. Existen otras pruebas m¨¢s port¨¢tiles y ya preparadas, como las de flujo lateral, que detectan las mol¨¦culas del par¨¢sito que circulan por la sangre. Pero algunos estudios indican que su fiabilidad se sit¨²a en torno al 75%. Por lo tanto, el reto es diagnosticar con la sensibilidad y la precisi¨®n de la PCR, usando el mismo equipamiento sencillo que las pruebas de flujo lateral.

Para ello estamos desarrollando un exclusivo sistema de diagn¨®stico ¡°origami¡±. Se basa en hojas plegadas de papel encerado, y el procedimiento se conoce como amplificaci¨®n isot¨¦rmica mediada por bucle, o LAMP, por sus siglas en ingl¨¦s. Es similar a la prueba PCR establecida, pero m¨¢s f¨¢cil de usar.

El reto es diagnosticar la malaria con la sensibilidad y la precisi¨®n de una PCR, pero usando equipamiento sencillo

Empleamos una impresora dom¨¦stica com¨²n para imprimir en papel patrones hechos en cera resistente al agua. Fundimos la cera del papel en un hornillo. Despu¨¦s, se coloca una muestra de sangre tomada del dedo del paciente en un canal definido en el patr¨®n de cera. Los fluidos y los reactivos se mueven en el papel por acci¨®n capilar (de igual modo que un tejido absorbente empapa un l¨ªquido derramado).

Por ¨²ltimo, la muestra se transfiere a tres peque?as c¨¢maras situadas en un cartucho que se integra en el papel origami. El cartucho se sit¨²a en una pletina impresa expresamente mediante 3D, que solo necesita una fuente de energ¨ªa simple (como un tel¨¦fono m¨®vil) para funcionar y efectuar la reacci¨®n LAMP para comprobar el ADN de la muestra en busca de indicios del par¨¢sito causante de la enfermedad.

Nuestro sistema origami se comprob¨® sobre el terreno en dos escuelas de primaria situadas en los distritos ugandeses de Mayuge y Apac. Diagnostic¨® correctamente la malaria en el 98% de las muestras. Confirmamos los resultados comprobando de nuevo las muestras mediante procedimiento de PCR. Los resultados indicaban que el diagn¨®stico LAMP con papel pod¨ªa proporcionar a las comunidades pruebas de detecci¨®n m¨¢s r¨¢pidas, eficaces y mejores.

Pero eso todav¨ªa nos dejaba el segundo reto de la OMS por superar: crear un sistema digital que las autoridades locales y nacionales pudieran utilizar para efectuar un seguimiento de las infecciones.

Soporte digital mediante tel¨¦fono m¨®vil

Creemos que la amplia distribuci¨®n de los tel¨¦fonos inteligentes en ?frica, incluso en las zonas m¨¢s remotas, podr¨ªa ser fundamental para ayudar a la poblaci¨®n a efectuar pruebas y compartir de manera segura los resultados con las autoridades sanitarias. En colaboraci¨®n nuevamente con el Ministerio de Sanidad ugand¨¦s, nos dispusimos a desarrollar una aplicaci¨®n de diagn¨®stico anexa a nuestro sistema diagn¨®stico origami.

Para garantizar la confidencialidad de los pacientes, hemos utilizado tecnolog¨ªa de cadena de bloques. Esta tecnolog¨ªa garantiza que solo los trabajadores sanitarios autorizados, con la clave correcta, puedan acceder a los resultados. Y controla con seguridad todos los accesos y decisiones.

El tel¨¦fono inteligente se conecta a un puesto impreso en 3D que contiene un elemento calefactor sencillo. El tel¨¦fono proporciona la energ¨ªa de la bater¨ªa para efectuar la prueba de ADN. La aplicaci¨®n controla la temperatura de la prueba origami.

Tambi¨¦n utilizamos el m¨®vil para analizar los datos y comunicar al profesional de la salud con qu¨¦ especie de malaria est¨¢ infectada la persona. Esto garantiza que se administren correctamente los f¨¢rmacos adecuados. Los trabajadores sanitarios no necesitan poseer una formaci¨®n muy avanzada.

Los resultados se almacenan de manera segura en un libro contable basado en cadena de bloques para garantizar la intimidad. Solo se comparten de manera inal¨¢mbrica con organizaciones de confianza como las autoridades sanitarias regionales o nacionales.

La amplia distribuci¨®n de los tel¨¦fonos inteligentes en ?frica, incluso en las zonas m¨¢s remotas, podr¨ªa ser fundamental para efectuar pruebas y compartir los resultados con las autoridades sanitarias

En colaboraci¨®n con los organismos educativos locales, nos pusimos de nuevo en contacto con una escuela de primaria ugandesa para evaluar nuestro nuevo sistema en el mundo real. Analizamos muestras de sangre de ni?os entre cinco y 12 a?os. De nuevo, la precisi¨®n de las pruebas alcanz¨® el 98%. Los resultados de estas pruebas ayudaron a los ni?os que dieron positivo a acceder a tiempo al tratamiento. Las autoridades regionales los han utilizado tambi¨¦n para transmitir informaci¨®n a ministerios del Gobierno central sobre estrategias e intervenciones de gesti¨®n local de la enfermedad.

El tama?o de la muestra y el alcance geogr¨¢fico de nuestra investigaci¨®n ha sido relativamente reducido. Pero la tecnolog¨ªa ya ha tenido un impacto positivo en la vida de las personas.

De cara al futuro

Tenemos previsto continuar nuestra colaboraci¨®n con el Gobierno. Al incluir nuevos socios, como el Instituto Ugand¨¦s de Investigaci¨®n Industrial, seguiremos desarrollando nuestro sistema de diagn¨®stico. Exploraremos la escala industrial para aumentar la disponibilidad de los sistemas prototipo.

Finalmente, esperamos poder dar a los habitantes de las zonas end¨¦micas, por muy alejadas que est¨¦n, acceso a pruebas seguras, eficaces y f¨¢ciles de administrar. De este modo, tambi¨¦n proporcionaremos a las autoridades sanitarias locales datos nuevos que ayuden a gestionar mejor los brotes a medida que se producen. En el futuro, los sistemas que hemos desarrollado podr¨ªan ayudar a controlar otras enfermedades infecciosas.

Jonathan Cooper es titular de la C¨¢tedra Wolfson de Bioingenier¨ªa (Ingenier¨ªa Biom¨¦dica) en la Universidad de Glasgow.

Julien Reboud es profesor de Ingenier¨ªa Biom¨¦dica en la Universidad de Glasgow

Este art¨ªculo fue publicado originalmente en ingl¨¦s en The Conversation ?frica.

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