Tecnologías cuánticas llegaron a revolucionar la medicina

 02-01-2022
Ricardo Cocoletzi
   

 

Crédito foto: Pexels

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La interconexión entre la tecnología y la salud se vuelve cada vez más cercana. Gracias a los procesos de las tecnologías cuánticas, algunos problemas que tardaban quizá días o meses enteros en resolverse, podrán resolverse en cuestión de segundos u horas. La física cuántica y la tecnología cuántica utilizan varios métodos para desempeñar un papel en la industria de la salud. Esto incluye la nanotecnología, la inteligencia artificial y la computación cuántica. Esta última, por ejemplo, es una tecnología de alta capacidad que permite procesar grandes volúmenes de datos o crear simulaciones que podrían implementarse en diversas áreas.

Esta rama de la tecnología promete tener impacto en varios sectores e industrias, siendo la medicina una de estas. Los hospitales llevan años usando tecnologías cuánticas como el láser o las imágenes por resonancia magnética (IRM). No obstante, estas nuevas tecnologías cuánticas podrían permitir desarrollo de medicamentos a la medida, o manipulación de órganos a nivel molecular, según describen expertos del Banco Interamericano de Desarrollo (BID).

Bajo este contexto, especialistas en tecnologías cuánticas indican, la tecnología cuántica parece encajar tan bien en los sistemas de salud ya que muchos procesos biológicos ocurren en un campo microscópico similar al de las interacciones cuánticas. Actualmente, la presencia de la emergencia sanitaria ocasionada por Covid-19 ha permeado todas las disciplinas de la ciencia, abriendo posibilidades para las tecnologías cuánticas respecto a la detección y mitigación del virus SARS-CoV-2.

Científicos del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT por sus siglas en ingles) han propuesto teóricamente la posibilidad de realizar pruebas de detección de Covid-19 con tecnología cuántica. Esta propuesta, según los científicos, daría la posibilidad de pruebas más rápidas, disminuiría los costos, además de una reducción en la lectura e interpretación de las mismas.

Para la detección del virus SARS-CoV-2 las pruebas rápidas detectan proteínas virales específicas, además la prueba de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) han sido importantes. Desafortunadamente, estas tienen un tiempo de procesamiento de varias horas y ninguna tiene la capacidad de cuantificar la cantidad de virus presente, sumado al problema de falsos positivos en algunos casos.

Según datos del MIT, los falsos positivos se presentan en 25 por ciento todas las pruebas, lo que significa tiempos de espera elevados e incluso tiempos muertos en caso de repetición. Por otro lado, el análisis del reciente trabajo muestra tasas de falsos negativos por debajo de 1 por ciento y una sensibilidad alta para detectar hebras del ARN viral, en un segundo.

Dicha tecnología hace uso de defectos a escala atómica en pequeños trozos de diamante, conocidos como centros de vacantes de nitrógeno (NV por sus siglas en ingles). Estos defectos son extremadamente sensibles a las perturbaciones mínimas, gracias a los efectos cuánticos que tienen lugar en la red cristalina del diamante, haciéndolos perfectos candidatos para la detección de alta sensibilidad.

Esta propuesta implicaría recubrir los nanodiamantes que contienen estos centros NV con un material que está acoplado magnéticamente a ellos y ha sido tratado para unirse solo con la secuencia de ARN específica del virus. Posteriormente, el ARN del virus se une a este material e interrumpe la conexión magnética y generando cambios en la fluorescencia del diamante haciendo fácil de detectar mediante un sensor óptico basado en láser. De acuerdo con los científicos los dispositivos podrían ampliarse para analizar un lote completo de muestras a la vez, además el coste de los materiales a utilizar los hace excelente candidatos.

Inicialmente, los científicos han logrado realizar el trabajo de detección basados en simulaciones matemáticas esto demostró que el sistema puede funcionar en principio. Teniendo en consideración esta premisa, el equipo continúa trabajando para desarrollar un dispositivo funcional a escala de laboratorio para confirmar lo dicho en las simulaciones matemáticas.

Changhao Li, investigador principal del estudio, busca desarrollar una prueba exitosa en el laboratorio y buscar la manera de optimizar y desarrollar el sistema para funcional con virus reales. El proceso de desarrollo requiere de un apoyo de física e ingeniería cuántica solo en la producción de detectores mientras que la química y biología deben hacer lo propio en cuando a las moléculas auxiliares en unirse al ARN viral.




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