11.04.2021 - 21:50
|
Actualització: 11.04.2021 - 23:47
Començar a treballar des de casa ha estat un desafiament per a tothom, però si la vostra feina consisteix a investigar aplicacions biològiques per a la nanotecnologia, l’adaptació és una mica més complicada que no fer malabars amb la fibra òptica de casa. Hauria estat ben lògic de suposar que les investigacions de Vittorio Saggiomo, un químic orgànic del grup de bionanotecnologia del centre universitari de recerca Wageningen, als Països Baixos, s’haguessin aturat.
Però Saggiomo és un home imaginatiu i creatiu i es va demanar si els objectes que veia habitualment per casa es podien aprofitar per a lluitar contra la covid-19. Concretament, la pregunta que es va fer va ser: “Puc idear una manera barata i molt eficaç de fer proves casolanes de detecció del virus?” I la resposta va ser que sí. El seu equip acaba de publicar les conclusions de la investigació en un servidor d’estudis preliminars, ChemRxiv, i aviat el revisaran més científics.
De moment hi ha dues menes principals de prova de covid: la PCR i la prova d’antígens. La prova de referència és la PCR, que comprova si el pacient té el virus a partir de l’ARN, la molècula de la informació genètica. Però les mostres de virus que s’obtenen amb un bastonet de cotó són molt minses i per tant cal convertir la informació viral en ADN i amplificar-la. Això s’aconsegueix amb la “reacció en cadena de la polimerasa”, que és el significat de PCR.
El procés implica sotmetre la mostra a una sèrie de cicles de temperatura que va de 50 °C a 90 °C. Durant cada cicle, la quantitat d’ADN es duplica, de manera que després de trenta cicles s’obtenen més de mil milions de còpies del material viral a partir de tan sols un bri de material inicial. El material amplificat es detecta amb etiquetes fluorescents que s’adhereixen a les seqüències d’ADN viral. La PCR és una tècnica molt eficaç, però per a aplicar-la calen materials i equips especialitzats. Per això passen uns quants dies d’ençà que la mostra s’envia al laboratori.
La segona prova comuna és la d’antígens, que detecta fragments de proteïnes víriques. A l’interior de cada prova d’antígens hi ha anticossos que s’uneixen al virus. Els anticossos s’acumulen en bandes diferents de l’aparell segons si el virus hi és present o no, i això permet d’entendre fàcilment el resultat.
Les proves de laboratori són ràpides, barates i fàcils de fer servir, i per tant són ideals per a les campanyes de proves multitudinàries i domèstiques. Però no són tan eficaces com les PCR, perquè tan sols identifiquen qui té càrregues virals elevades. Per això amb les proves d’antígens hi ha més persones infectades que obtenen un resultat fals negatiu.
Proves CoroNaspresso
L’ideal seria una barreja: una prova casolana tan fàcil de fer servir com la d’antígens i tan eficaç com una PCR. Un candidat excel·lent és un mètode que s’anomena “amplificació isotèrmica via bucle” (LAMP). Funciona d’una manera molt semblant a la PCR, perquè produeix múltiples còpies del material genètic que s’ha recollit de bon començament (amb un bastonet de cotó), però té més avantatges.
Per exemple, pot combinar-se amb una “lectura de colors”. Quan es produeix la reacció de la prova LAMP, augmenta l’acidesa de la mostra. Per tant, es pot afegir una substància que canviï de color segons el valor del pH de la mostra de reacció, i això permet d’indicar molt visualment si el resultat és positiu o negatiu. Un altre avantatge és que les reaccions de LAMP es duen a terme a una temperatura fixa (al voltant de 65 °C), i no necessiten cicles constants a través d’un rang de temperatures.
Però el sistema LAMP requereix un control precís de la temperatura, i els sistemes de control de la temperatura –tant si és en una màquina de PCR, en un instrument LAMP o en un forn domèstic– s’aconsegueixen normalment amb termòstats electrònics. Així doncs, fabricar i enviar nous dispositius electrònics dissenyats específicament per a les proves casolanes de LAMP és poc pràctic (especialment enmig d’una pandèmia). Per això Saggiomo va mirar de trobar un mecanisme alternatiu. I va descobrir unes substàncies anomenades materials de canvi de fase que absorbeixen energia (calor) en fondre’s i així mantenen una temperatura constant.
Després de trobar una cera d’aquest material que es fonia exactament a la temperatura necessària, Saggiomo va construir un dispositiu que allotgés els tubs de reacció LAMP i els trossos de cera. A continuació, calia introduir-ho en algun altre material que pogués escalfar-se. La carcassa perfecta la tenia davant els ulls mentre preparava el cafè del matí: les càpsules de Nespresso.
L’últim pas va ser trobar la manera correcta d’escalfar les càpsules. Després de provar-ho amb el rentaplats (funcionava, però les mostres es perdien), amb el microones (va fracassar perquè els tubs se sobreescalfaven i les tapes es desencaixaven) i amb tasses plenes d’aigua calenta (no hi havia prou control de la temperatura), Saggiomo es va decantar per una simple olla amb aigua bullent a foc lent. Quan el dispositiu resultant, el CoroNaspresso, el van provar amb mostres de sis persones de l’equip, va identificar correctament tres casos de covid-19 (amb un color diferent del de les proves negatives).
La prova, que inclou les càpsules, la cera que canvia de fase i els flascons en els quals s’insereix el material genètic, seria fàcil de produir en quantitats milionàries. A casa seva, tothom podria prendre’s una mostra a si mateix i escalfar les càpsules per a obtenir-ne els resultats. A més, són aparells barats (uns 0,20 euros), fàcils de fabricar, fàcils de fer servir, i es poden reciclar fàcilment. Potser veurem aviat les proves de CoroNaspresso a casa nostra, tan sols que cal no confondre-les amb les càpsules de cafè normals.
Mark Llorch és professor de ciències de la comunicació i química a la Universitat d’Hull (el Regne Unit). Aquest article es va publicar originalment a The Conversation.
