Los patógenos virales causantes de la influencia, poseen tamaños en el orden de los 100 nm [1]. En años anteriores se ha reportado un número significativo de brotes de infecciones virales [2]. Una de las principales dificultades es su detección rápida [1]. Cuando se presentan brotes con potencial pandémico, es necesario una rápida detección y diagnóstico. Con los sistemas convencionales de detección como el ensayo de inmuno-absorción enzimática (ELISA) y la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se obtienen resultados en varias horas (~ 9 horas) [2]. La aplicación de este tipo de técnicas requiere tener un laboratorio muy bien equipado con instrumentos de alto costo y recurso humano altamente capacitado [3].

Con el fin de reducir el tiempo de detección se han buscado técnicas que mejoren el tiempo de detección y que sean de bajo costo. La espectroscopia óptica juega aquí un rol muy importante. El uso de nanopartículas metálicas en contacto con los perfiles únicos de proteínas y lípidos superficiales que poseen los virus mejoran notablemente la dispersión de luz por parte de éstos, lo que conduce a facilitar su identificación, por ejemplo, mediante Espectroscopia Raman Amplificada en Superficies (SERS: Surface Enhanced Raman Spectroscopy).

Esquema de un proceso SERS y otro de Fotocatalisis en un sistema mixto nanoestructurado. Modificado de referencia [4]

En la actúaliad ya se ha reportado el potencial de la técnica SERS para detectar y discriminar 7 virus transmitidos por alimentos y agua, incluidos norovirus, adenovirus, parvovirus, rotavirus, coronavirus, paramixovirus y herpersvirus [1,2,5,6]. Estas observaciones nos indican que la espectroscopia Raman posee potencial para detectar estos virus en tiempos cortos.

En la actualidad se cuenta con un equipo Raman para empezar a desarrollar pruebas. Dicho equipo ha sido adquirido en el marco del proyecto 16.31 titulado “PREPARACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PUNTOS CUÁNTICOS DE CARBONO, PARA FUTURAS APLICACIONES FOTOVOLTAICAS y POSIBLE USO COMO MARCADORES BIOLÓGICOS, MEDIANTE MÉTODOS AMIGABLES CON EL MEDIO AMBIENTE”.

Diagrama esquemático de la identificación del virus de la influenza mediante espectroscopia Raman (SERS). Tomada de referencia 8.

COMO MARCADORES BIOLÓGICOS, MEDIANTE MÉTODOS AMIGABLES CON EL MEDIO AMBIENTE” financiado por el Consejo de Investigaciones Científicas de la Universidad de El Salvador (CIC-UES).

La emergencia por la pandemia del COVID-19 requiere que los laboratorios de la Facultad respondan urgentemente con proyectos que contribuyan a todas las actividades que a nivel nacional e internacional se están realizando para el estudio y caracterización del virus y para la detección y tratamiento de pacientes contagiados. En la emergencia actual se pretende mejorar el equipo con que se cuenta y aplicarlo al estudio del COVID-19.

Por todo esto es que investigadores del Laboratorio de Espectroscopia Óptica trabajan ya en proyectos de investigación utilizando las técnicas de espectroscopia Raman, Fotoluminiscencia y Absorción en sistemas nano-estructurados (nanopartículas de Ag, Au, Grafeno y substratos SERS de diferentes materiales) y moléculas (Proteínas, ARN) para aplicaciones de desinfección (sanetización), la medición de niveles de oxígeno en sangre de pacientes  y de caracterización el virus que incluye su detección rápida [7]. Los proyectos en los que se desempeñan los investigadores asistentes son los siguientes:

• Detección de patógenos virales mediante espectroscopia Raman
• Estudio del efecto de interacción entre capas en las transiciones ópticas en puntos cuánticos de carbono-grafeno y sus aplicaciones como bio-etiquetas para la caracterización del virus corona (COVID-19) y flaviviridae. (Dengue)
• Preparación y caracterización de puntos cuánticos de carbono para futuras aplicaciones fotovoltaicas y posible uso como marcadores moleculares mediante métodos amigables con el medio ambiente
• Caracterización de nanopartículas de plata para diferentes aplicaciones de desinfección

Espectros Raman de diferentes virus incluyendo el del coronavirus. Tomado de referencia 2.

Los primeros dos proyectos se ejecutan dentro del marco de la declaratoria de emergencia No 06/2020 de la Universidad de El Salvador, mientras que el tercer proyecto es financiado parcialmente por el CIC-UES, como el proyecto 16.31. El cuarto es un proyecto desarrollado con la industria.

Referencias

[1] J-y. Lim et al., Anal. Chem., 87, 11652(2015).

[2] C. Fan et al., Journal of Food Science, 75, 302(2010)

[3] Pranveer Singh et al., in Reference Module in Life Sciences doi:10.1016/B978-0-12-809633-8.12245-9

[4] C. Caro et al., en Materiales en Adsorción y Catálisis (2012)

[5]  J. D. Driskell et al., PLoS ONE, 5, 1(2010)

[6] A. Loczechin et al., ACS Appl. Mater. Interfaces, 11, 42964 (2019)

[7] J. Cuadra, H. Ponce, and C. Rudamas, In: Proceedings of the 2018 IEEE 38th Central

America and Panama Convention, CONCAPAN 2018. (2018), pp. 1–5. doi:

10.1109/CONCAPAN.2018.8596611.