jueves, 1 de noviembre de 2012

FÍSICOS DETECTAN LA MALARIA UTILIZANDO LA LUZ E IMANES


Mosquito de la Malaria

Una técnica que identifica las infecciones de malaria en la sangre usando imanes baratos y un láser de bolsillo ha sido desarrollada por un equipo de científicos en Hungría. Se aprovechan de las propiedades ópticas y magnéticas de los residuos cristalinos producidos por parásitos de la malaria en el torrente sanguíneo y ofrece una alternativa económica, sensible y fiable para las herramientas de diagnóstico existentes.

La malaria es la enfermedad número uno a nivel mundial de las  transmitidas por vectores infecciosos. Cada año la contraen alrededor  de 200 millones de personas y es fatal para un millón de ellos, sin embargo, es fácil de tratar, por lo que muchas de estas muertes son  evitables.
Hasta la fecha, la ciencia médica ha llegado con sensibles equipos pesados, pruebas de diagnóstico, así como las pruebas más económicas mediante equipos portátiles pero con menor sensibilidad y precisión, lamentablemente ninguna satisface todas las necesidades para combatir eficazmente la enfermedad.
En un documento del año 2008 se describe una manera de explotar el comportamiento magneto-óptico del "haemozoin" - una sustancia cristalina excretado por parásitos de la malaria - que  llamó la atención de István Kézsmárki, de la Universidad de Budapest de Tecnología y Economía y la Academia Húngara de Ciencias. Cuando los parásitos digieren la hemoglobina, se quedan con una sustancia conocida como "hemo" que es altamente tóxica para ellos, hasta que se convierten en insolubles microcristales de haemozoin - también conocido como pigmento malaria.
Propiedades únicas
"Los cristales son bastante inusuales cuando los parásitos la envuelven en pigmentos de la hemo malaria y se convierte en algo magnético", explica Kézsmárki. "No hay otro material en la sangre humana que tenga las mismas propiedades y produzca  los mismos efectos."
Esto se debe, en parte, a las dimensiones de los cristales y la forma altamente anisotrópica que están en un nivel molecular. La orientación de un cristal regula la intensidad de la absorción o dispersión de la luz polarizada en él.
Así, la colocación de una muestra de sangre infectada en un fuerte campo magnético obliga a todos los cristales, que normalmente están térmicamente zarandeados y empujados por las moléculas circundantes, apuntar en la misma dirección. Su efecto colectivo sobre la luz polarizada apunta claramente hacia cualquier infección por malaria.
Nuevo giro
Aunque estas características ya habían marcado al haemozoin como ideal para su uso en el diagnóstico de malaria, Kézsmárki y sus colegas comentan que "hizo otro giro para que sea realmente factible para el diagnóstico diario barato".
En lugar de utilizar instrumentos graduados en la investigación, tales como los imanes superconductores y láseres altamente estables, los investigadores generaron un campo magnético uniforme mediante la disposición de un anillo estándar con imanes permanentes alrededor de la muestra. Al girar el anillo, que tienen los cristales para hacer girar, con su momento de inercia acoplado a la viscosidad del líquido, hacen que logren alinearse en el campo.

Cuando los investigadores utilizaron un láser simple a través de la muestra, los cristales actuaron como polarizadores secundarios, alternando la transmisión y dispersión de la luz a medida que gira. 
Un divisor de haz de polarización se utiliza para separar la luz que sale de sus componentes horizontales y verticales. Para la sangre no infectada, las intensidades de los dos componentes eran independientemente de la misma orientación del campo magnético. Para la sangre infectada, los dos oscilan inversamente entre sí como los hace girar de campo magnético.

 En esta imagen, los cilindros dentro de cada caja representan los Cristales suspendidos hemozoína. De izquierda a derecha: Los recuadros muestran los cristales When (a). No hay ningún campo magnético externo aplicado a los cristales y están orientados al azar y (b) están sin el campo magnético que se aplica, y comienzan a alinearse  perpendicularmente al campo magnético aunque estén obstaculizada su orientación  por las fluctuaciones térmicas. (c) La alineación se ha completado con el eje de cada cristal situados en el plano normal de campo al.  (d) En la lenta rotación de los campos pequeños, los cristales actúan como conductores micro-rotores magnéticos. (d) Debido a la viscosidad del fluido, los ejes en las frecuencias de alta rotación tienden a alinearse paralelamente al eje de rotación y por lo tanto, dejan de girar.
Crédito Me Kézsmárki et al.
Solución sensible
En la actualidad, basadas en puebas de labarotorio, la malaria se puede identificar mediante las concentraciones de parásitos tan bajo como 5/μL de sangre, pero es demasiada costosa y poco práctica; diagnósticos  a gran escala en zonas rurales donde la malaria es endémica es necesario efectuar pruebas rápidas de diagnóstico, las que implican no más de una gota de sangre en una tira de antígeno recubierto de plástico; esto las hace ser rápidas, portátil, económicas y sin complicaciones, pero tienen un umbral de sensibilidad de aproximadamente 100 l - demasiado alto para  detectar una etapa temprana  de infección .
El equipo de Kézsmárki encontró que podía detectar concentraciones de parásitos en una baja cantidad de sangre (25/μL de sangre), y cuando los investigadores realizaron la prueba en plasma en lugar de sangre entera, sus sensibilidad subió a niveles sin precedentes. 
Su método podría ser aplicable en la etapa más temprana de la enfermedad - durante los primeros síntomas cuando los parásitos han invadido el hígado y están produciendo haemozoin pero aún no han sido enviados en el torrente sanguíneo.
También, haemozoin es extremadamente estable - la forma exacta de la misma sustancia química se ve en restos fósiles de antiguas criaturas infectadas por la malaria - y es común en todas las mutaciones de la malaria. Esto significa que la prueba será viable en todos los lugares y nunca quedará obsoleta, a diferencia de la cepa específica de las pruebas de detección rápida, que se enfrentan en una lucha constante para mantenerse al día con un genoma de malaria rápidamente mutante.
La prueba de fuego
"El nuevo método es interesante y puede tener la capacidad de ser utilizada como una herramienta de selección rápida ", dice Stephen Karl de Walter y Eliza Hall Institute de Australia, que no participó en la investigación. Él dice que la técnica es prometedora y anticipa que "el costo  por prueba con este instrumento será muy bajo, ya que casi no se requiere material desechable".
David Bell, experto en malaria en la Fundación para Nuevos Diagnósticos Innovadores en Ginebra, es un poco más reservado."Es difícil decir en este momento", advierte, describiendo existentes rápido diagnóstico de las pruebas como "adecuado para el manejo de casos". Para lograr un impacto, siente que la nueva prueba tendrá que ser "igualmente barata, robusta, sin un montón de piezas móviles y sin necesidad de baterías. Esa es una difícil pregunta".
"La otra pregunta es si se puede determinar una especie de otra con este método, que es importante porque las diferentes especies de parásitos necesitan tratamientos diferentes", añade.
Por ahora, Kézsmárki y sus colegas están buscando para colaborar con los ingenieros, la reducción del tamaño del aparato de su actual "portátil" tamaño de hasta aproximadamente 20 cm de diámetro, y trabajan en lograr la manera más óptima para separar los glóbulos rojos y el plasma, mientras se mantiene intacta y pigmentada la malaria en el plasma. "Este es un punto crucial que hay que resolver", dice Kézsmárki. “Nuestro objetivo es encontrar un método que sea simple y no requiera de un biolab especial”
Fuente: Physics World 01.11.2012