Diagnóstico de sangre móvil
Dennis Lenz
(Imagen simbólica) Una guía manual mueve una pequeña muestra de sangre a través del chip de microfluidos, cuyo patrón de reacción revela el tipo de sangre. La longitud de las bandas de glóbulos rojos también proporciona una medida del hematocrito. El procedimiento está destinado a facilitar el diagnóstico en regiones con equipamiento técnico limitado.
(Foto: © Investigación y conocimiento, imagen de IA)
Una centrífuga manual de Taiwán determina el grupo sanguíneo a partir de tres microlitros de sangre y al mismo tiempo proporciona un valor importante de glóbulos rojos. Las pruebas con el prototipo duran aproximadamente un minuto y han proporcionado resultados prometedores en muestras clínicas para su uso previsto en grandes laboratorios. Su componente más importante es una pequeña grieta que transforma una reacción apenas visible en una señal legible.
Tres microlitros de sangre son suficientes para que una centrífuga de manivela de la Universidad Nacional de Taiwán determine el tipo de sangre y estime el hematocrito. Detrás está el equipo dirigido por el profesor de mecánica Chien-Fu Chen y el primer autor Yuh-Shiuan Chien, que conecta un chip de plástico con una guía manual. La plataforma descrita en Biosensores y Bioelectrónica se llama hpFuge. Su enfoque sitúa el análisis real en canales delgados cuya forma y superficie guían la muestra de sangre a través de la prueba.
Después del pinchazo en el dedo, la muestra se coloca en el platillo, que el usuario pone en movimiento mediante una manivela lateral. En el boceto publicado del dispositivo, los engranajes transmiten la rotación a un eje vertical, en cuyo extremo superior se encuentra el chip. La Universidad Nacional de Taiwán dice que el proceso de medición real dura aproximadamente un minuto. Luego, el resultado se puede leer directamente en el medio de prueba sin necesidad de un detector o pantalla eléctrica.
El chip taiwanés hace visible el tipo de sangre en las bandas rojas
En el chip se proporcionan rutas separadas para las características A, B y Rh, que ya contienen los reactivos adecuados. Si estos cumplen las propiedades deseadas de los glóbulos rojos, las células se unen formando pequeños grupos, lo que se denomina aglutinación. Al final de cada camino hay una banda roja; su posición proporciona información sobre la propiedad examinada. El grupo de Chen ya había utilizado una reacción de lectura óptica en un chip de microfluidos anterior que funcionaba con anticuerpos anti-A, anti-B y anti-D.
Durante la lectura, el usuario asigna el patrón de reacción a las superficies celulares examinadas, en las que se encuentran los llamados antígenos como características identificativas. A y B distinguen los grupos principales correspondientes; juntos forman AB, mientras que su ausencia pertenece al grupo 0. Para la habitual adición positiva o negativa, el procedimiento prueba el antígeno D del sistema Rhesus, cuya importancia explica el servicio británico de donación de sangre NHS Blood and Transplant. Los anticuerpos especialmente seleccionados hacen visibles diferencias que no pueden reconocerse únicamente por el color externo de una muestra de sangre normal.
Un espacio estrecho de 7,5 micrómetros contiene grupos de células.
A la salida del canal, una microrendija separa los eritrocitos individuales de los grupos de células más grandes: las células desagrupadas pueden pasar, mientras que las conectadas quedan bloqueadas delante de ellas. De esta forma, la reacción entre elementos invisibles y pequeños de la superficie se convierte en una acumulación visible a simple vista. Los propios glóbulos rojos proporcionan el color de la señal, mientras que el cuello de botella determina su límite espacial. Para el precursor, los desarrolladores también describieron que varias propiedades de la sangre cambian la longitud de las líneas celulares acumuladas, incluidos los subtipos de grupos sanguíneos y una proporción celular modificada.
En el nuevo sistema, los canales tortuosos prolongan el tiempo que las células permanecen en contacto con los reactivos. El equipo varió la longitud del canal, el radio de curvatura y la profundidad para coordinar la mezcla, el transporte de líquidos y la legibilidad. En la configuración experimental descrita, la plataforma de muestra giraba alrededor de su eje a aproximadamente 3000 revoluciones por minuto. Con diferentes velocidades de manivela, los valores medidos en las pruebas siguieron siendo comparables, informa la universidad sobre el examen de conducción manual.
21 muestras clínicas proporcionan mediciones muy parecidas
Para el hematocrito, el usuario lee la longitud de la banda resultante en una escala ubicada en la tapa del chip. La relación era aproximadamente lineal entre proporciones de celdas del diez al sesenta por ciento; el coeficiente de determinación fue R² = 0,99. En comparación con los dispositivos clínicos automáticos, la desviación promedio fue de 0,126 puntos porcentuales; los límites estadísticos de acuerdo del 95% oscilaron entre -0,63 y +0,88 puntos porcentuales. Según la universidad, los tipos de sangre detectados en las muestras analizadas también correspondían a los resultados de los procedimientos clínicos.
El porcentaje de células que se muestra le da al personal una indicación de los glóbulos rojos que transportan oxígeno por todo el cuerpo. Con un hematocrito ejemplar del 42%, este porcentaje del volumen sanguíneo está representado por los glóbulos rojos; El espacio restante se llena principalmente con plasma y otros componentes. Se pueden producir valores bajos, entre otras cosas, en el caso de anemia, mientras que la falta de líquidos puede aumentar la proporción. La Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. también enumera la edad, el sexo y el tiempo en altitud como factores que influyen en la evaluación.
La selección taiwanesa aprende de los aficionados y las cajas de música
El grupo de Chen había desarrollado previamente una centrífuga portátil modelada a partir de un pequeño ventilador y reemplazó las aspas del ventilador con una plataforma de muestreo. La articulación de la mano impresa en 3D preparó primero la sangre para un paso de análisis adicional separando el líquido de los componentes celulares. Luego, el plasma resultante se sometió a una prueba en papel para detectar troponina I, un marcador utilizado para detectar posibles daños al músculo cardíaco. Este proyecto anterior abordó principalmente la cuestión de cómo preparar muestras para pruebas posteriores sin un motor eléctrico.
Otro dispositivo llamado tFuge fue modelado a partir de una caja de música cuya mecánica permite movimientos suaves. Una transmisión de par constante debería compensar las diferencias entre usuarios; el estudio informó resultados comparables entre diferentes operadores. Aquí los glóbulos rojos se depositaban en tubos de ensayo y una escala impresa permitía leer el porcentaje de células. El tFuge semiautomático tardó menos de cuatro minutos en realizar su proceso de medición y, por lo tanto, siguió un enfoque técnico diferente al del nuevo chip.
El servicio canadiense de donación de sangre controla más de ABO y Rh
Antes de una transfusión de sangre regular, el laboratorio también analiza si en el plasma del receptor hay anticuerpos contra otras características de los glóbulos rojos extraños. A continuación se utiliza la denominada compatibilidad cruzada para comprobar si un producto sanguíneo seleccionado coincide con el destinatario previsto. El servicio de donación de sangre Canadian Blood Services describe también los controles cruzados realizados por el grupo ABO con células de prueba conocidas, cuyos resultados deben coincidir con los del examen de las células del paciente. En este proceso, la tipificación rápida de ABO/Rh responde sólo a algunas de las preguntas que deben aclararse antes de administrar sangre al donante.
Además de los nombres comunes, existen muchas otras características de los grupos sanguíneos, cuya combinación puede ser importante para la selección de células donantes adecuadas. Esto se nota especialmente en el caso de grupos sanguíneos raros, para los que es difícil encontrar productos enlatados adecuados. Por lo tanto, un pequeño número de muestras clínicas examinadas con éxito no proporciona ninguna información fiable sobre todos los patrones de reacciones inusuales. Para pruebas más amplias, serían útiles muestras difíciles especialmente seleccionadas para las cuales los procedimientos de laboratorio establecidos requieran mayor investigación.
La progresión también es importante al evaluar una lesión: un hematocrito inicialmente normal puede enmascarar una hemorragia temprana y grave. Por lo tanto, las directrices europeas para el tratamiento de hemorragias graves después de un trauma recomiendan mediciones repetidas de hemoglobina o hematocrito. Los líquidos intravenosos y los cambios de líquidos en el cuerpo pueden cambiar los valores, por lo que los médicos los evalúan junto con otros resultados. También sería interesante que un dispositivo de medición móvil comprobara con qué fiabilidad detecta cambios en muestras posteriores del mismo paciente.
El prototipo taiwanés está pensado para su uso fuera del laboratorio.
La universidad cita ambulancias, zonas afectadas por desastres e instalaciones de reabastecimiento de combustible remotas como posibles lugares donde a menudo es difícil acceder a grandes dispositivos analíticos. El objetivo de Chen es acercar a los socorristas a los exámenes importantes y reducir la cantidad de formación especializada necesaria. Sería necesario que usuarios realmente no capacitados y en condiciones ambientales cambiantes demostraran qué tan bien funciona fuera de experimentos controlados. Las bandas difíciles de reconocer, los errores durante el llenado y la proporción de repeticiones necesarias también serían medidas relevantes para la usabilidad práctica.
El diagnóstico móvil también incluye la recogida fiable de muestras, en la que otros grupos están trabajando con sus propios enfoques técnicos. En ETH Zurich, por ejemplo, se ha desarrollado un proceso para extraer sangre con microagujas, en el que una pequeña ventosa inspirada en una sanguijuela crea una presión negativa. Agujas de acero ocultas perforan la piel mientras la sangre se acumula en una cámara de recolección diseñada para pruebas posteriores.
Para un estudio de campo, también sería importante determinar cuántos meses los chips preparados pueden utilizarse en caso de cambios en la temperatura exterior. Un servicio de emergencia debería poder almacenar suministros sin correr el riesgo de un cambio en la respuesta de los anticuerpos con cada lote almacenado. Además de la durabilidad, controles claramente identificables para una prueba válida constituirían una prueba concreta para el uso práctico.
Biosensores y bioelectrónica, microfluidos accionados manualmente con microranuras para la tipificación sanguínea y la estimación simultánea del hematocrito; doi:10.1016/j.bios.2026.119215
ACS Sensors, un dispositivo de microfluidos multifuncional para tipificación sanguínea y detección de enfermedades sanguíneas primarias; doi:10.1021/acssensors.0c00969
Sensores ACS, dispositivo semiautomático de validación de hematocrito inspirado en una caja de música; doi:10.1021/acssensors.3c00129
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