El análisis físico y químico de sangre y sus componentes se realiza regularmente para el diagnóstico médico. Una biometría hemática hoy en día es un análisis patrón que consiste en una serie de pruebas establecidas que han demostrado una clara utilidad para el correcto diagnóstico de padecimientos y la elección del tratamiento adecuado. Es una herramienta indispensable en muchos casos y hoy en día existen una gran cantidad de laboratorios que ofrecen diversas pruebas de biometría hemática. Por lo general las pruebas consisten en analizar la química sanguínea y las características físicas de las células que componen la sangre, es decir, los eritrocitos, los leucocitos y las plaquetas.
En este proyecto se propone desarrollar nuevas metodologías y la instrumentación asociada para identificar variaciones morfológicas de eritrocitos y leucocitos en sangre periférica.
Se planea trabajar en tres líneas de investigación emergentes para realizar pruebas físicas en medios complejos que no son aprovechados actualmente para el análisis de sangre:
1) Refractometría óptica de fluidos biológicos y tejido en tiempo real,
2) el fenómeno fotoacústico en suspensiones celulares, y
3) la respuesta fototérmica de células inferida a partir de propiedades ópticas promedio en una biopelícula.
En las tres líneas de investigación se generará nuevo conocimiento y tecnología para su aplicación en análisis de sangre con posible valor para el diagnóstico médico. El trabajo en refractometría óptica se centrará en desarrollar dispositivos robustos y metodologías adecuadas para el monitoreo en tiempo real del índice de refracción de una suspensión de células sanguíneas durante algún bioproceso inducido de manera controlada como es la hemólisis o la coagulación. Con la técnica fotoacústica se buscará estudiar diferentes maneras de obtener una ""firma fotoacústica"" de la sangre o de una suspensión preparada de células sanguíneas. Respecto a la respuesta fototérmica de células sanguíneas (en particular de eritrocitos), se investigará el uso de la reflexión interna de luz con una película delgada de sangre. Esto se consigue confinando una gota de sangre entre un portaobjetos y un prisma óptico. Utilizando luz visible se buscará inducir una respuesta fototérmica en los eritrocitos, los cuales absorben fuertemente luz azul, y los cambios morfológicos en éstos se monitorearán a partir de la reflectividad interna de la biopelícula. El objetivo es investigar si dicha metodología ofrece información útil sobre el estado de los eritrocitos. En las tres líneas de trabajo planteadas se desarrollarán modelos teóricos para poder interpretar correctamente las señales obtenidas y obtener información física de las células sanguíneas o poder detectar la presencia de algún anticuerpo en particular. Se investigará también la posibilidad de asistir las pruebas ópticas con mediciones de propiedades eléctricas efectivas. El grupo de trabajo propuesto para este proyecto consiste en cuatro investigadores, un técnico académico, una posdoctorante y al menos cuatro estudiantes de posgrado. El grupo de trabajo tiene experiencia previa en las tres líneas de investigación propuestas y dispone de infraestructura para apoyar el desarrollo del proyecto.
La contribución de este proyecto será generar nuevo conocimiento e instrumentación que ofrezcan oportunidades para el diseño de nuevas pruebas rápidas en sangre. La intención es que se abran nuevas posibilidades para pruebas que puedan realizarse fuera de un laboratorio especializado para detectar padecimientos comunes en la población general como es la hipertensión, la diabetes o algún tipo de anemia. Se desarrollarán nuevas herramientas teóricas y experimentales para estudiar la óptica de suspensiones celulares y tejidos.
Los dispositivos para realizar refractometría óptica en tiempo real a una o varias longitudes de onda, además de tener utilidad en análisis de propiedades físicas de sangre también serán de utilidad en gran cantidad de otros problemas de interés tecnológico, como pudiera ser en tecnología de alimentos o en ingeniería química. Respecto a la técnica fotocústica se espera contribuir tanto en el entendimiento de la generación de la firma fotoacústica de medios complejos como lo es la sangre y en la identificación de posibles pruebas de utilidad en el diagnóstico médico. Por otro lado, hasta donde sabemos no existen trabajos previos en métodos para estudiar la respuesta fototérmica de eritrocitos. Pensamos que la propuesta planteada en este proyecto abrirá el camino para realizar este tipo de estudios de manera simple y a bajo costo que podría apoyar la generación en nuevas pruebas en sangre para el diagnóstico médico.
También, derivado de las experiencias que hemos vivido en los últimos meses en la crisis sanitaria causada por el nuevo coronavirus, en este proyecto pondremos atención en posibles maneras para detectar anticuerpos específicos con las técnicas que se trabajen. Investigaremos al menos una propuesta para diseñar nuevos dispositivos para la detección rápida de algún anticuerpo que indique una condición grave de salud y que requiera que la persona atienda a un hospital urgentemente. Es el caso específico de la molécula denominada Dímero D que indica una trombosis intravascular diseminada. Esta condición es causada por muchos padecimientos, entre ellos la versión grave del SARS-COV2.