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Energía Nuclear

El detector de bacterias

Laboratorio de Río de Janeiro identifica microorganismos patogénicos en dos horas

IMÁGENES COPPE / UFRJImágenes neutrongráficas de bacilos: Staphylococcus epidermidisIMÁGENES COPPE / UFRJ

Cercada por jóvenes científicos en el laboratorio en el cual investiga en el área de física nuclear aplicada, la profesora Vergínia Reis Crispim muestra una plaquita de plástico como si fuera un trofeo: durante meses, esta placa impregnada con bacterias circuló en Río de Janeiro entre su laboratorio, en la Coordinación de Programas de Posgrado (Coppe, sigla en portugués) de la Universidad Federal (UFRJ), y el reactor del Instituto de Energía Nuclear (IEN), un área de seguridad nacional solamente utilizada para investigaciones. Los investigadores tenían autorización para realizar el siguiente test: poner la placa en el reactor y bombardearla con un haz de neutrones para obtener imágenes de las bacterias. El objetivo: crear un método rápido de identificación de microorganismos causantes de enfermedades.

La placa manipulada por Vergínia, que coordina las investigaciones, lleva impresos los rasgos de una bacteria. Para los investigadores, es una prueba de que alcanzaron el objetivo. Además de visualizar e identificar bacterias mediante un método inédito, el equipo del Laboratorio de Neutrongrafía en Tiempo Real de la Coppe descubrió que podría hacerlo en pocas horas -en tanto que, a través del método convencional, se demora en promedio tres días para identificar una bacteria.

Tratamiento inmediato
La rapidez en el diagnóstico es esencial en el tratamiento de infecciones bacterianas, principalmente en la atención de emergencias con pacientes inmunológicamente debilitados. “Nuestro método permite mapear físicamente a la bacteria. De acuerdo al formato, podemos decir a qué grupo pertenece y permitir así un tratamiento casi inmediato con el antibiótico adecuado”, explica Vergínia. El uso del antibiótico correcto aleja también el peligro del surgimiento de mutaciones en la bacteria, que fortalece así su resistencia a los medicamentos, uno de los grandes problemas de la salud pública en la actualidad.

El método fue testeado en tres clases de bacteria: bacilos, cocos y espirilos. Entre ellas se encuentran las causantes de la diarrea (Escherichia coli ), infecciones respiratorias (Staphylococcus y Streptococcus ), leptospirosis (Leptospira ), sífilis (Treponema ) y tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis ). Para esta última, el diagnóstico convencional puede demorar 15 días.

Con la técnica desarrollada en la Coppe, las muestras de sangre, orina y materia fecal contaminadas son colocadas en un compuesto con boro, y este elemento químico envuelve a las bacterias en una especie de manto. Después, éstas son colocadas en el reactor y bombardeadas con haces de neutrones, que pasan a actuar con los átomos de boro, provocando una reacción nuclear con emisión de partículas alfa. Estas partículas provocan fisuras en el CR-39, el detector plástico en donde la muestra fue colectada, imprimiendo en éste marcas que revelan el formato de las bacterias: es la llamada imagen neutrongráfica o radiografía con neutrones.

Después del revelado químico de la placa de CR-39, resta solamente observar esa imagen en un microscopio óptico para identificar el tipo de bacteria presente. “Los tests más recientes indicaron que todas las etapas pueden ser efectuadas en menos de dos horas usando un microscopio óptico convencional.”

Software e irradiador
Ahora, los investigadores están desarrollando un programa de computadora para identificar a las bacterias a partir de las imágenes neutrongráficas. “Este software deberá ser capaz de reconocer el formato de las bacterias sin interferencia humana”, dice la física Joana D’arc Ramos Lopes, que prepara su tesis doctoral sobre la nueva técnica de identificación, que está en vías de ser patentada.

El equipo también pretende desarrollar un irradiador compacto para laboratorios de análisis clínicos. Por ahora, los ensayos son realizados en un reactor de grandes dimensiones, apropiado para las investigaciones: el Argonauta, del IEN. “Estamos estimando un costo de 15 mil reales para el sistema compacto, un valor bien competitivo con relación a los equipamientos tradicionales de análisis clínicos”, dice Vergínia.

El método tiene otras aplicaciones. En tests, ya ha sido posible identificar bacterias en el agua. De esta manera, la técnica podría servir para exámenes de potabilidad, que identifiquen bacterias en muestras extraídas de pozos, tanques de agua, ríos y lagos. Los investigadores ya han reconocido espirilos y estreptococos en imágenes neutrongráficas de muestras de agua, por ejemplo.

Virus y explosivos
Capaces de causar más de cien tipos de enfermedades, los virus también se encuentran en la mira del equipo de la Coppe. Por medio de la radiografía con neutrones, el ingeniero Reinaldo Wacha detectó el virus influenza A, causante de la gripe. Pero los virus son más difíciles de identificar. “Son mucho menores que las bacterias y experimentan muchas mutaciones”, explica la investigadora.

En otra línea, fruto de la investigación del físico Ademir Xavier da Silva, el objetivo es aplicar la neutrongrafía en la detección de drogas y explosivos. En los tests, Da Silva detectó muestras de explosivos y de cocaína en diferentes formas y grados de pureza, acondicionadas en tubos de aluminio y ocultadas con plomo, tabaco, aluminio, plásticos, cuero, hierro y tela. “Los resultados obtenidos en la detección de drogas y explosivos ocultos por diversos tipos de materiales han sido bastante animadores”, dice Vergínia.

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