En busca de un detector universal de virus y bacterias para combatir pandemias

“Los virus pueden ser identificados de manera inequívoca mediante su masa y dureza”, anuncia el lema del proyecto europeo VIRUSCAN, que lidera Tamayo y en el que colaboran desde hace tres años los hospitales La Paz y Doce de Octubre, y grupos de Francia, Holanda, Alemania y Grecia. El objetivo de VIRUSCAN es construir un detector universal de virus y bacterias basados en la medición de propiedades físicas de los patógenos.

Es un tipo de estrategia poco habitual, pero eso no le resta potencial. “Cuando se unen la biología y la mecánica, salen cosas muy interesantes”, dice Tamayo. Se sabe, por ejemplo, que la infectividad del VIH, el virus causante del SIDA, depende de su capacidad para deformarse.

El reciente resultado de este investigador del Instituto de Micro y Nanotecnología del CSIC es el primer paso hacia la obtención de un dispositivo capaz de identificar a gran escala y con alta sensibilidad, la presencia de cualquier virus o bacteria en una muestra. El trabajo, publicado en Nature Nanotechnology, mide por primera vez la vibración de un único microorganismo, en este caso una bacteria.

Se trata de un objetivo largamente buscado por expertos en el área, y que exige un altísimo grado de sensibilidad. El grupo de Tamayo ha comprobado que las bacterias vibran cientos de millones de veces por segundo; la amplitud de ese movimiento es inferior al diámetro de un protón.

La idea de emplear la vibración como método de identificación no es nueva. Como se explica en un comentario sobre este resultado publicado también en Nature Nanotechnology, “todo vibra, desde las partículas microscópicas a los objetos celestes. Estudiando estas vibraciones se puede obtener información importante”.

De la huella vibracional de las moléculas se puede conocer su estructura, por ejemplo. Sin embargo nunca se había logrado medir la vibración de un microorganismo completo.

El grupo de Tamayo lo ha conseguido mediante un minúsculo dispositivo diseñado específicamente: un microdisco semiconductor sobre cuyo borde se deposita la bacteria –Staphylococcus epidermidis-, y que es iluminado con luz láser. La vibración de la bacteria interfiere con las partículas de luz de manera medible.

El ‘sonido’ de las biopartículas

El trabajo demuestra así un nuevo método “para detectar las vibraciones de biopartículas individuales con un diámetro de entre decenas y cientos de nanómetros”, indica el comentario en Nature Nanotechnology, titulado Escuchando el sonido de una bacteria.

Hasta ahora, los test biológicos -como los que se emplean con el coronavirus que causa la Covid-19- se basan en las características genéticas de cada microorganismo, por lo que solo son capaces de hallar los virus o bacterias para los que han sido diseñados. Pero con un principio de detección basado en las propiedades biofísicas de los microorganismos, los dispositivos serían universales.

“Si pudiéramos medir las propiedades físicas de partículas virales o bacterias presentes en una muestra podríamos identificarlas, porque cada especie viral tiene unas propiedades características”, dice Tamayo.  Distintas propiedades físicas de virus y bacterias, como la forma, la masa, el tamaño o la rigidez, redundan en una vibración diferente.

Se trata, no obstante de una tecnología a la que aún le queda mucho por llegar al mercado. “Es un trabajo que puede tener utilidad a largo plazo, estamos abriendo nuevas vías de avance, para el futuro”, añade Tamayo, que recuerda que “en realidad la ciencia no sirve para emergencias; la ciencia tenemos que tenerla ya lista para cuando la emergencia llega. Todo lo que ahora está siendo útil con el coronavirus procede de avances obtenidos hace décadas”.