Advances in the development and manufacture of biophotonic devices (Point of Care) with application to molecular diagnosis

Abstract

Los desarrollos tecnológicos en el área de diagnóstico de enfermedades siempre han sido claves para la preservación de la salud. Una tendencia muy marcada son los diagnósticos rápidos y descentralizados, llamados Point of Care. Este concepto se centra en la idea de reducir un análisis de laboratorio completo en un dispositivo de pequeño tamaño sin perder especificidad y sensibilidad. En particular, nos enfocamos en el uso de tecnologías fotónicas y de ingeniería para el desarrollo y posterior construcción de dispositivos de detección molecular Point of Care, que permiten la detección rápida, eficiente y debajo costo de patógenos de alto impacto en el area de la salud. El dispositivo excita la muestra a analizar con un laser semiconductor, por lo que desencadena una emisión espontánea del fluoróforo unido a una sonda específica. En estas condiciones, se registra una señal y en función de este nivel, se define el caso como positivo o negativo. Todo el analisis se realiza de forma autónoma dentro del dispositivo desarrollado a través de un sistema de control integrado y se conecta a un dispositivo portátil para mostrar los resultados de forma inalámbrica. Este trabajo muestra y compara los avances en el proceso de desarrollo, calibración, puesta a punto y validación de estos prototipos de dispositivos de diagnóstico molecular.

Technological developments in the area of disease diagnosis have always been key to preserving health. A very marked trend are the rapid and decentralized diagnoses, called Point of Care. This concept focuses on the idea of reducing a complete laboratory analysis in a small device without losing specificity and sensitivity. In particular, we focus on the use of photonic and engineering technologies for the development and subsequent construction of Point of Care molecular detection devices, which allow rapid, efficient and low-cost detection of high-impact pathogens in the health area. The device excites the sample to be analyzed with a semiconductor laser, thus it triggers a spontaneous emission of the fluorophore bound to the specific probe. Under these conditions, a signal is registered and depending on this level, defines the case as positive or negative. All the analysis is done autonomously inside the developed device through an integrated control system and it is connected to a portable device to show the results wirelessly. This work shows and compares advances in the process of development, calibration, tuning and validation of these molecular diagnostic device prototypes.