Uno de los principales objetivos en el siglo XXI es la necesidad de pruebas de diagnóstico rápidas, eficientes y altamente sensibles, especialmente para patógenos emergentes, enfermedades novedosas y biomarcadores, como una intervención clave para reducir mortalidad y prevenir transmisión. La importancia de las pruebas de diagnóstico rápido se ha destacado aún más con el devenir de la pandemia. Esta tesis doctoral se centra en el diseño y desarrollo de pruebas de diagnóstico in vitro y dispositivos biosensores para el diagnóstico y detección de bacterias patógenas tanto en aplicaciones ambientales como clínicas en entornos con recursos limitados, con el objetivo principal de conseguir un dispositivo fácil de usar mediante una mínima intervención del usuario. En esta tesis se han combinado múltiples elementos para ofrecer una solución única y completa para solventar los principales desafíos al detectar bacterias en concentraciones muy bajas y en grandes volúmenes de muestras. Así, se diseñó una estrategia pionera de preconcentración que integra partículas magnéticas y filtración. Esta novedosa técnica mejora significativamente la capacidad de capturar y concentrar bacterias directamente en filtros mediante la separación inmunomagnética para su análisis posterior. La simplificación analítica se aborda combinando la separación inmunomagnética y la marcación en un único paso, con el objetivo de reducir significativamente el tiempo de análisis. Otro objetivo es la incorporación de un cartucho que realizó la actuación magnética y el lavado en un modo de operación sencillo, minimizando la necesidad de intervención del usuario. Esta innovación contribuye a la simplicidad en el uso y la reproducibilidad, eliminando los pasos de pipeteo y lavado. Finalmente, la lectura electroquímica en un dispositivo portátil también es una innovación clave, permitiendo pruebas en el lugar y en el punto de atención. Esta portabilidad representa un cambio fundamental en la aplicación de los biosensores electroquímicos en entornos con recursos limitados. Este proceso simplificado es un avance notable en el campo, que permitirán ahorrar tiempo y recursos valiosos. Finalmente, se explora el uso de teléfonos inteligentes operados con una aplicación para realizar las mediciones, con el objetivo de presentar estrategias que puedan integrarse en el diseño de pruebas de diagnóstico rápido, haciéndolas más accesibles y rentables para entornos con recursos limitados. Todas estas características podrían tener implicaciones relevantes en aplicaciones del mundo real, llevando a una mejora significativa en el límite de detección para diversas aplicaciones, superando los límites regulatorios en la monitorización ambiental para la detección de Legionella pneumophila, E. coli y micobacterias ambientales, así como en la salud global para la detección de la tuberculosis.
In vitro diagnostic tests and biosensing devices for pathogenic bacteria in clinical and environmental settings
Mesas Gómez, M. (Autor/a). 1 mar 2024
Tesis doctoral