Design and development of new immunoanalytical tools based on micromotors and microfluidic systems for the diagnosis and monitoring of neonatal sepsis

Zusammenfassung

La sepsis neonatal es hoy en día uno de los principales problemas en las UCIs neonatales, especialmente en recién nacidos de muy bajo peso al nacer ( < 1500 g). Un diagnóstico precoz y el consecuente inicio de la terapia apropiada, mejoraría significativamente el pronóstico de los pacientes con sepsis. Sin embargo, este aspecto continúa siendo uno de los mayores desafíos en el sistema de salud, siendo especialmente complejo en los recién nacidos debido a la baja especificidad y alta variabilidad de los síntomas, la falta de un biomarcador de sepsis ideal y la ausencia de pruebas de diagnóstico óptimas. A pesar de que los hemocultivos, siguen siendo el gold standard para el diagnóstico de sepsis, presentan una baja sensibilidad, elevados tiempos de análisis y utilizan grandes volúmenes de muestra. No obstante, determinados biomarcadores proteicos, como la procalcitonina (PCT) y la proteína C reactiva (CRP), han demostrado ser de gran utilidad en el diagnóstico y monitorización de la sepsis. En la actualidad, los inmunoensayos se han establecido como las pruebas de rutina en los laboratorios hospitalarios para la detección y cuantificación de estos biomarcadores. En general, estas pruebas requieren equipos sofisticados, personal con formación previa, tiempos de análisis largos, grandes volúmenes de muestra y reactivos costosos, lo que los hacen inadecuados para el análisis de biomarcadores en la consulta del médico oel lugar donde se encuentre el paciente, además de ralentizar el diagnostico o imposibilitándolo debido a labaja disponibilidad de muestra. En este sentido y dentro del marco de la Química Analítica contemporánea, los inmunosensores electroquímicos constituyen una excelente herramienta analítica bien establecida que cumplen con estos requerimientos de selectividad, sensibilidad y miniaturización inherente. Sin embargo, existen dos aproximaciones analíticas novedosas y de elevadas prestaciones con un elevado potencial en la práctica clínica: los micromotores y los sistemas microfluídicos. El movimiento autónomo de micromotores adecuadamente funcionalizados, permite mejorar la cinética de la reacción y el rendimiento total del biosensado on-the-fly. Por su parte, las plataformas microfluídicas permiten integrar en un solo dispositivo miniaturizado todas las etapas analíticas necesarias para llevar a cabo una prueba de diagnóstico. En estos sistemas, la detección electroquímica constituye una valiosa herramienta, debido a su inherente miniaturización y su alta compatibilidad con técnicas de micro y nano fabricación, sin detrimento de su sensibilidad. Por todo ello, el objetivo principal de esta Tesis Doctoral ha sido el diseño y el desarrollo de nuevas herramientas analíticas miniaturizadas basadas en el inmunoanálisis para la cuantificación de los biomarcadores de sepsis, -PCT y CRP-, en muestras sanguíneas de neonatos, mediante el empleo combinado de las tres aproximaciones analíticas indicadas anteriormente, -inmunosensores electroquímicos y, principalmente, micromotores y sistemas microfluídicos-, todas ellas como alternativas competitivas a los inmunoensayos de rutina realizados en los laboratorios clínicos