La prueba multiplexada en el punto de atención (xPOCT) es una forma más compleja de prueba en el punto de atención (POCT) o prueba de cabecera. Las pruebas en el lugar de atención están diseñadas para proporcionar pruebas de diagnóstico en el momento y lugar en que ingresa el paciente o cerca de él. POCT utiliza las concentraciones de analitos para proporcionar al usuario información sobre el estado fisiológico del paciente. [1] Un analito es una sustancia, química o biológica, que se analiza con un determinado instrumento. Mientras que la prueba en el lugar de atención es la cuantificación de un analito de una muestra in vitro (p. Ej., Sangre, plasma u orina), la prueba multiplexada en el lugar de atención es la cuantificación simultánea en el lugar de varios analitos de una sola muestra.[2]
El procesamiento de una muestra biológica para producir múltiples resultados de biomarcadores permite realizar pruebas POCT en pacientes que pueden tener afecciones que requieren la confirmación de múltiples biomarcadores y pruebas antes del diagnóstico (por ejemplo, muchos tipos de cánceres [1] ). La xPOCT tiene aplicaciones emergentes importantes en entornos con recursos limitados (por ejemplo, en los países en desarrollo , en consultorios médicos o en el hogar por parte de no expertos). La xPOCT se ha vuelto recientemente más importante para el diagnóstico in vitro . [2]
Fondo
Históricamente, las pruebas médicas han sido un proceso tedioso, largo y costoso en un entorno clínico. Por lo general, implica tomar una muestra grande del paciente (p. Ej., Orina, sangre, saliva, hisopo de tejido) y procesarla en un laboratorio separado, lo que lleva horas o, a veces, días para completarse. En ese período de tiempo, el paciente debe recibir atención, lo que no es favorable para prescindir de la información deseada de la prueba de laboratorio. Ya en la década de 1950, se demostraron por primera vez los radioinmunoensayos para la detección sensible de los niveles de insulina y tiroxina en el plasma humano. [3] En la década de 1990, la investigación que se estaba realizando en la industria de la microelectrónica se aplicó al diseño de inmunoensayos y desde entonces las aplicaciones de los inmunoensayos se han expandido. [3]
Ha habido un movimiento hacia tecnologías más rápidas, simplistas y rentables que requieren pequeñas cantidades de sustancias biológicas para producir resultados. Este movimiento se ha denominado tecnología de microfluidos y laboratorio en un chip y tiene como objetivo llevar los resultados de una prueba de forma precisa, rápida y conveniente al paciente con bajo costo y complejidad para garantizar la mejor atención al paciente. Las pruebas multiplexadas en el punto de atención tienen como objetivo hacer todas estas cosas, pero con múltiples biomarcadores a la vez. [2] La microfluídica se refiere al estudio y control de cantidades muy pequeñas de líquidos y lab-on-a-chip es un chip electrónico que suele tener unos 3 milímetros cuadrados que tiene la capacidad de realizar varios laboratorios como electroforesis capilar y PCR . [4]
Características de la tecnología xPOCT
Un dispositivo ideal para pruebas multiplexadas en el punto de atención debe ofrecer una alta sensibilidad y la capacidad de procesar una muestra utilizando múltiples tipos de pruebas. Debería ser capaz de probar varios tipos de sustancias, incluidas proteínas , fármacos , ARN y células , al mismo tiempo. Un alto rendimiento del sensor que requiere muestras pequeñas, tiempos de respuesta cortos, baja complejidad del sistema para los no expertos y bajo costo son algunas de las características de la tecnología xPOCT. Especialmente para los entornos con recursos limitados (países en desarrollo, consultorios médicos, directamente en el hogar), los dispositivos sin equipo o basados en teléfonos inteligentes son muy ventajosos. [5]
Los dispositivos xPOCT deben cumplir con lo siguiente: [2] [6]
- Bajo consumo de muestra (por ejemplo, sangre de un pinchazo en el dedo) o la capacidad de medir en muestras no invasivas (por ejemplo, saliva, orina o condensado de aire exhalado)
- Tiempos rápidos de muestra a resultado que permiten un tratamiento inmediato
- Larga vida útil con almacenamiento prolongado de reactivos
- Facilidad de almacenamiento
- Resultados de pruebas comparables con los hallazgos del laboratorio central que garantizan estándares de calidad internacionales ( ISO 15189 )
- Operación del sistema automática o fácil con mínima intervención del usuario
- Sistemas de lectura baratos y portátiles (por ejemplo, lectores de mano) junto con tiras reactivas o cartuchos desechables que cumplen con las pautas de diagnóstico in vitro ( Directivas de la UE o regulaciones de la FDA ).
Tecnologias
La detección de múltiples analitos se logra principalmente a través de tres enfoques diferentes, pero la tecnología tiene como objetivo principal utilizar un conjunto único o pequeño de muestras biológicas para dividirlas o separarlas para que sean leídas por varios tipos de ensayos:
- Separación regional que emplea distintas secciones de una red de canales o una matriz de electrodos.
- Separación espacial de los sitios de detección con la ayuda de varios pozos o puntos.
- Aplicación de múltiples etiquetas como enzimas , moléculas redox , perlas y colorantes.
Otros dispositivos xPOCT usan espectrometría de masas (MS) para identificar directamente biomarcadores [2], por ejemplo, desorción / ionización láser asistida por matriz (MALDI) -MS para identificar rápidamente patógenos, pero los dispositivos que usan esta tecnología tienden a ser voluminosos y difíciles de usar . Para la lectura de la señal, se emplean principalmente métodos de detección ópticos y electroquímicos. [1] [3]
Los tipos actuales de dispositivos de diagnóstico [2] que se utilizan son:
- Sistemas basados en papel: ensayos de flujo lateral como las pruebas de embarazo, que utilizan muestras que reaccionan con partículas coloreadas y requieren que el dispositivo lea la firma del color.
- Sistemas basados en matrices: dispositivos con electrodos o moléculas fluorescentes que son sensibles a ciertos analitos.
- Sistemas basados en perlas: sistemas que utilizan perlas como material para que los analitos se unan específicamente y esos complejos se filtran posteriormente o se separan por tamaño o color, por ejemplo, citometría de flujo basada en perlas.
Beneficios y desafíos
xPOCT tiene beneficios y aplicaciones increíbles para la atención médica y la tecnología. Permite una tecnología más rentable, más rápida, portátil, menos dolorosa, menos compleja pero precisa que puede usarse para probar indicadores de condiciones que anteriormente requerían múltiples muestras y varias horas o días para hacerlo. Además de sus implicaciones en el entorno clínico, la baja complejidad y portabilidad de muchos dispositivos de prueba multiplexados en el punto de atención permite su uso por parte de personas no expertas en el hogar tanto para quienes requieren sistemas de control de la salud en el hogar como para otros usos medicinales personalizados . La incidencia de falsos positivos o falsos negativos parece ser baja. [1]
Alcanzar el espacio óptimo de alto rendimiento y baja complejidad, costo y tamaño presenta algunos desafíos. Los científicos, los hospitales, los fabricantes y los responsables de la formulación de políticas deben asegurarse de que los datos recopilados de estos dispositivos estén seguros y de que los dispositivos y los materiales utilizados junto con ellos sigan siendo asequibles y seguros. Además de estas cosas, los dispositivos en sí deben ser funcionales durante largos períodos de tiempo y deben encontrar formas de lidiar con su sensibilidad al paciente a las variaciones del paciente y al medio ambiente (humedad, temperatura, etc.). [2] [5]
Investigación futura
La investigación actual que se está realizando con respecto a xPOCT se centra en hacer que los requisitos para que algo se considere un xPOCT sean más fáciles y económicos de obtener. [4] Los científicos están trabajando para hacer que los dispositivos multiplexados en el punto de atención sean más pequeños, portátiles y asequibles. También se está investigando la cantidad máxima de analitos que se pueden probar a la vez, si los teléfonos inteligentes son un buen dispositivo para usar para presentar los resultados de una prueba, y si podría haber un dispositivo que le permita a un paciente usar un dispositivo xPOC que monitorea continuamente los biomarcadores de interés. [2]
Referencias
- ↑ a b c d Rusling JF (junio de 2013). "Detección de proteínas electroquímicas multiplexadas y traducción al diagnóstico personalizado del cáncer" . Química analítica . 85 (11): 5304–10. doi : 10.1021 / ac401058v . PMC 3674208 . PMID 23635325 .
- ^ a b c d e f g h Dincer C, Bruch R, Kling A, Dittrich PS, Urban GA (agosto de 2017). "Pruebas multiplexadas en el punto de atención - xPOCT" . Tendencias en biotecnología . 35 (8): 728–742. doi : 10.1016 / j.tibtech.2017.03.013 . PMC 5538621 . PMID 28456344 .
- ^ a b c Araz MK, Tentori AM, Herr AE (octubre de 2013). "Multiplexación de microfluidos en bioanálisis". Revista de automatización de laboratorio . 18 (5): 350–66. doi : 10.1177 / 2211068213491408 . PMID 23757343 . S2CID 19842479 .
- ^ a b Volpatti LR, Yetisen AK (julio de 2014). "Comercialización de dispositivos microfluídicos". Tendencias en biotecnología . 32 (7): 347–50. doi : 10.1016 / j.tibtech.2014.04.010 . PMID 24954000 .
- ^ a b Vashist SK, Luppa PB, Yeo LY, Ozcan A, Luong JH (noviembre de 2015). "Tecnologías emergentes para pruebas de punto de atención de próxima generación" . Tendencias en biotecnología . 33 (11): 692–705. doi : 10.1016 / j.tibtech.2015.09.001 . PMID 26463722 .
- ^ Gauglitz G (1 de enero de 2014). "Plataformas de punto de atención". Revisión anual de química analítica . 7 : 297–315. Código bibliográfico : 2014ARAC .... 7..297G . doi : 10.1146 / annurev-anchem-071213-020332 . PMID 25014344 .