SALUD

Las pruebas móviles sofisticadas son clave para una economía segura y abierta

Estamos librando una guerra mundial asimétrica y no convencional con un enemigo invisible, una guerra que podría durar otros 18 meses. Al igual que la pandemia de gripe de 1918, es probable que el COVID-19 tenga un regreso en varias etapas. Las grandes guerras americanas se ganaron gracias a la innovación tecnológica. Estados Unidos puede y ganará esta guerra contra el COVID-19 y combatirá futuras pandemias y ataques de guerra biológica al mejorar su infraestructura de seguridad nacional y atención médica, que no ha cambiado mucho en casi 40 años.

La pandemia de COVID-19 ha expuesto debilidades significativas en nuestra infraestructura de prueba actual. Con la tecnología de prueba actualmente disponible, menos del 5% de los estadounidenses se han hecho la prueba hasta ahora. Pero para reabrir la economía de EE. UU. y restaurar la industria, necesitamos pruebas precisas, generalizadas y basadas en la comunidad de cientos de millones de personas. Necesitamos zonas seguras libres de COVID para trabajar y viajar. Eso significa que las personas deberán someterse a pruebas repetidamente con pruebas móviles de alta precisión. Para restaurar la confianza del público, la tecnología de prueba debe ser exacta y precisa; esto significa que no debe haber falsos negativos ni falsos positivos.

Nuestros sistemas actuales para diagnosticar enfermedades como la COVID-19 se basan en un modelo arcaico de 400 años de antigüedad de prestación de atención médica centralizada, que se enfoca principalmente en evaluar a los pacientes enfermos en hospitales o clínicas. En la era de los teléfonos móviles y los coches autónomos, nos encontramos luchando contra pandemias mundiales sin armas ni inteligencia. Es muy parecido a luchar en la Tercera Guerra Mundial con mosquetes.

No todas las pruebas son iguales

Casi todos los días somos testigos de que se agregan más y más pruebas a nuestra caja de herramientas para detectar COVID-19. Sin embargo, no todas las pruebas son iguales.

Las pruebas COVID-19 más precisas en el mercado hoy en día son a través de diagnóstico molecular, basadas en una técnica de 35 años llamada PCR (acrónimo de reacción en cadena de la polimerasa). Al amplificar exponencialmente el ARN viral del SARS-CoV-2, la técnica a menudo puede detectar la presencia de pequeñas cantidades de virus en una muestra con alta sensibilidad y especificidad. Los fabricantes de estas máquinas y reactivos de PCR, así como las empresas de servicios de laboratorio central, han realizado grandes esfuerzos para aumentar su rendimiento para proporcionar cientos de miles de pruebas de COVID-19 en todo el país, pero en su mayoría limitadas a hospitales, laboratorios y entornos clínicos. Dichos sistemas de análisis centralizados requieren máquinas grandes y voluminosas con una amplia infraestructura general, logística de transporte de muestras compleja, personal altamente capacitado, grandes cantidades de reactivos costosos e instalaciones de laboratorio centralizadas. El sistema no es adecuado para pruebas generalizadas y periódicas de cientos de millones de personas.

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El santo grial de las pruebas se ha promocionado durante mucho tiempo como pruebas en el punto de atención (POC), que evita la necesidad de una infraestructura de laboratorio centralizada y una logística compleja. Las pruebas POC más comunes en el mercado hoy en día son las pruebas serológicas o de inmunoensayo que detectan la presencia de anticuerpos. Estos inmunoensayos se pueden usar para mapear individuos a medida que desarrollan anticuerpos contra el virus SARS-CoV-2 y para realizar más estudios para determinar si las personas adquieren inmunidad después de la exposición y qué anticuerpos, si los hay, confieren inmunidad en estos pacientes.

Estas pruebas serológicas POC, aunque son rápidas y económicas, tienen un uso limitado como pruebas de detección porque inherentemente tienen altas tasas de «falsos positivos» y «falsos negativos» y aún requieren una prueba de confirmación de PCR estándar de oro en un laboratorio centralizado. para trabajar o reanuda los viajes y toma una prueba de «falso negativo» se convierte en un arma biológica andante no identificada, potencialmente infectando a miles de personas y costando a nuestra economía millones de dólares. Cada persona que realiza una prueba de detección de falso positivo también crea pánico y carga aún más nuestro ya abrumado sistema de atención médica.

Algunos de los fabricantes más grandes de máquinas y reactivos de PCR tradicionales han hecho un progreso significativo en la introducción de versiones más pequeñas y rápidas de las máquinas de PCR tradicionales, reduciendo su tamaño de 400 libras a 6-40 libras, acercándolas a POC. Este es un muy buen paso en la dirección correcta, pero la capacidad de dispersar realmente estas máquinas fuera del entorno del laboratorio o del hospital implicará superar obstáculos clave de ingeniería para lograr exactitud, precisión, velocidad, tamaño de muestra más pequeño y facilidad de uso. La búsqueda para hacer que estos sistemas tradicionales de diagnóstico molecular sean más pequeños y rápidos está inherentemente limitada por un techo de cristal de restricciones fundamentales impuestas por la física y la ingeniería.

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Nanobiofísica reescribiendo las reglas

Como físico y médico, he pasado las últimas décadas desarrollando tecnologías innovadoras en el nexo de la física, la biomedicina y la nanotecnología. Con la ayuda de premios de DARPA, DOD, DOE, NSF y otros, mi laboratorio de investigación en el Instituto Nanobiosym ha demostrado capacidades avanzadas para controlar reacciones moleculares a nanoescala, lo que permite dispositivos de diagnóstico más rápidos, más pequeños, conectados a IoT y diseñados con precisión. , como nuestra tecnología Gene-RADAR ganadora del premio X.

Utilizamos las últimas herramientas de física y nanotecnología para permitir pruebas más rápidas, más pequeñas y de mayor precisión, a diferencia de los métodos de prueba molecular tradicionales que se basan principalmente en herramientas químicas y de biología molecular. La ciencia de la nanobiofísica permite un salto cuántico en las capacidades de prueba, aumentando la movilidad con resultados en tiempo real mientras mantiene un rendimiento estándar de oro, pero sin los requisitos de infraestructura, logística y gastos generales de los laboratorios centralizados tradicionales.

Incluso mientras continuamos desatando todo el poder de la nueva ciencia de la nanobiofísica, debemos comenzar de inmediato a construir una nueva generación de infraestructura tecnológica en nuestra nación. Esto ayudará a reabrir nuestra economía y permitirá que los estadounidenses regresen a trabajar de manera segura en todas las industrias sin poner en peligro la salud y la seguridad públicas. Esto reactivaría los viajes y el comercio al reactivar industrias en dificultades como las aerolíneas, el comercio minorista y la hospitalidad. Cualquiera que quiera una prueba debería poder obtener una fácilmente.

Como Anthony Fauci, director del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas, reconoció en una conferencia de prensa en la Casa Blanca, la infraestructura de pruebas altamente desarrollada pero centralizada de nuestra nación simplemente no puede proporcionar pruebas descentralizadas y precisas a escala. Nuestro sistema actual se enfoca principalmente en evaluar a los pacientes en clínicas u hospitales solo después de que desarrollan síntomas, y se basa en el modelo obsoleto de atención médica centralizada que se desarrolló durante la Revolución Industrial. Por lo tanto, protegernos del COVID-19 y futuras pandemias y ataques de guerra biológica está lejos de ser suficiente.

A pesar de la disposición para ampliar, la inercia crónica y las barreras de entrada en nuestro sistema de salud han retrasado la adopción de las últimas tecnologías de diagnóstico. Por lo tanto, nuestros ciudadanos aún no pueden realizar este tipo de pruebas integrales de precisión a nanoescala. El Proyecto Manhattan trajo lo último en física atómica para ganar la Segunda Guerra Mundial. Hoy, necesitamos esfuerzos similares para ampliar nuestros últimos avances en técnicas de nanobiofísica para ganar esta tercera guerra mundial. La historia demostrará que este importante salto fue un paso que salvó la economía y la cultura, y restableció la confianza en la seguridad de nuestra gran nación.

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