MX2008010541A - Metodo para detectar patogenos utilizando microgranulos conjugados a moleculas de biorreconocimiento. - Google Patents

Metodo para detectar patogenos utilizando microgranulos conjugados a moleculas de biorreconocimiento.

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Warren Che Wor Chan
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Abstract

Se proporciona un método y sistema para la detección e identificación simultánea de múltiples patógenos en una muestra de paciente. La muestra se combina con microgránulos, que han sido inyectados con puntos cuánticos o tinte fluorescente y conjugados a moléculas de biorreconocimiento específicas de patógeno, tales como anticuerpo y oligonucleótidos. Las opciones de tratamiento se pueden determinar con base en la identidad de los patógenos detectados en la muestra.

Description

METODO PAPA DETECTAR PATOGENOS UTILIZANDO MICROGRANULOS CONJUGADOS A MOLECULAS DE BIORRECONOCIMIENTO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere al campo de la detección de patógenos. En particular, se refiere a un sistema y método para detectar, identificar, caracterizar y explorar patógenos y marcadores hospederos, recolectando y diseminando la información concerniente a esos patógenos y sus hospederos en tiempo real para y a partir de una ubicación presente, proporcionando recomendaciones de tratamiento instantáneas e información educacional. ANTECEDENTES DE LA INVENCION La detección y caracterización de una enfermedad infecciosa es un procedimiento complejo que idealmente inicia con la identificación del agente causativo (patógeno) . Esto tradicionalmente se ha logrado a través del examen directo y el cultivo de un espécimen químico clínico apropiado. Sin embargo, el examen directo está limitado por el número de organismos presentes y por la habilidad del observador para exitosamente reconocer el patógeno. Similarmente, en cultivo in vitro del agente etiológico depende de la selección del medio de cultivo apropiado así como de la selectividad del microbio. La utilidad del cultivo de patógeno además está restringida por los prolongados períodos de incubación y la sensibilidad, exactitud y especificidad limitada. Ref.: 195674 Cuando el cultivo in vitro permanece como una opción factible, la identificación y la diferenciación de los microorganismos se ha basado principalmente en la morfología microbiana y las variables de crecimiento las cuales, en algunos casos, son suficientes para la caracterización de la cepa (es decir, perfiles isoenzimáticos, perfiles de susceptibilidad antibiótica, y análisis quimiográfico de ácidos grasos ) . Si el cultivo es difícil, o los especímenes no se recolectan en el momento apropiado, la detección de la infección a menudo se hace retrospectivamente, rara vez, demostrando una respuesta de anticuerpo al suero en el hospedero infectado. Los métodos de detección de antígeno y anticuerpo se han basado en desarrollos en análisis de inmunofluorescencia directo (DFA, por sus siglas en inglés) e indirecto (IFA, por sus siglas en inglés) y técnicas basadas en el inmunoensayo de enzima (EIA, por sus siglas en inglés) , pero estos métodos también poseen una sensibilidad limitada. Estos métodos existentes tienen varios inconvenientes. Primero, el procedimiento puede tomar varios días para devolver los resultados. En el caso de patógenos altamente trasmisibles y/o peligrosos, la confirmación del tipo de patógeno puede no ser recibida hasta que el hospedero ya ha expuesto a otros o ha pasado más allá del tratamiento. En segundo lugar, el transporte de las muestras a los laboratorios para el crecimiento del cultivo incrementa los riesgos de errores, tales como el error en la identificación de la muestra, o exposición del personal no protegido a una muestra que contiene un patógeno altamente trasmisible. En tercer lugar, las pruebas de patógenos están limitadas con base en la lista de patógenos sospechosos provistos por el observador (es decir, el médico) , significando que los patógenos no sospechosos adicionales no fueron ensayados pero pueden estar presentes. La respuesta a un brote de enfermedad infecciosa está relacionada con este método de diagnosis. Si se sospecha o se detecta un brote, la respuesta existente es el método de cuarentena de cientos de años de antigüedad. En los casos de brotes de enfermedad infecciosa en donde hacen falta tratamientos apropiados y/o pruebas de clasificación/diagnostico sensibles, especificas y rápidas, la cuarentena permanece como el único medio para prevenir la extensión incontrolada de la enfermedad. Cuando se sospecha de una infección simplemente basándose en fundamentos epidemiológicos, o aún basándose en la presentación de la enfermedad comparable, los individuos sanos y no expuestos pueden someterse a cuarentena junto con los individuos infectados, elevando su probabilidad de contraer la enfermedad como una consecuencia de la cuarentena. La disponibilidad de una prueba de confirmación rápida para el patógeno en cuestión podría enormemente reducir el tiempo gastado en la cuarentena, y por lo tanto podría reducir la probabilidad del contacto de la enfermedad con personas verdaderamente infectadas. Aunque la cuarentena permanece como un método de último recurso para proteger la salud pública, los retrasos en la provisión de un diagnóstico correcto, y el tratamiento apropiado subsiguiente, ocurre diariamente en hospitales y consultorios médicos similares. El problema surge del hecho de que muchas enfermedades tienen presentaciones clínicas muy similares en las etapas tempranas de la infección, y en ausencia de un historial del paciente/desplazamiento completo, paludismo o SARS por ejemplo, que pueden diagnosticarse erróneamente como una gripa común (es decir, fiebre, escalofríos), aunque con consecuencias potencialmente fatales. Si estuviera disponible una prueba multi-patógeno que diferencia las enfermedades con presentaciones similares, se podría haber evitado una tragedia. En contraste con la dependencia en características morfológicas, los rasgos genotípicos y la proteómica del patógeno generalmente proporcionan una información confiable y cuantificable para la detección y caracterización de los agentes infecciosos. Además, el ADN/ARN microbiano puede ser extraído directamente de los especímenes clínicos sin la necesidad de purificación o aislamiento del agente. A una escala global, las técnicas moleculares se pueden aplicar en una forma altamente productiva en los estilos de clasificación y exploración que monitorean la prevalencia y la distribución de la enfermedad, la evaluación de las mediciones de control, y la identificación de los brotes. Se han desarrollado dispositivos de diagnóstico de punto de cuidado (PDD, por sus siglas en inglés) para un número de enfermedades infecciosas individuales. En la mayor parte de los casos estos ensayos son pruebas de tira colorimétrica individuales inmunocromatográficas diseñadas para detectar un solo agente infeccioso (ya sea un antigeno especifico de patógeno o la respuesta del anticuerpo a uno) en un pequeño volumen de sangre o suero. Ninguno de estos ensayos actuales tiene la capacidad de detectar múltiples patógenos o simultáneamente detectar marcadores genómicos y la proteómica de múltiples patógenos. Existen limitaciones similares para otros ensayos de diagnóstico rápidos. Ya que la mayor parte de estas pruebas se basan en un solo cambio colorímetro visual para su lectura, las oportunidades de detectar múltiples patógenos están severamente impedidas y la mayor parte de los PDD actuales están restringidos a la detección de un solo patógeno. En consecuencia, los pacientes de evaluación para agentes infecciosos potenciales o la prueba de una unidad sanguínea para agentes comúnmente transmisibles requieren de múltiples pruebas de punto de cuidado consecutivas a ser realizadas, complicando la administración clínica, alentando los resultados y significativamente aumentando los costos. Muchos PDD no cumplen con los que se consideran los requerimientos esenciales incluyendo: facilidad del funcionamiento, un requerimiento de un entrenamiento mínimo, la generación de resultados no ambiguos, alta sensibilidad y especificidad, la generación de los resultados el mismo día (preferiblemente dentro de minutos) , un costo relativamente bajo, y ningún requerimiento de refrigeración o equipo adicional especializado. En resumen, a pesar de la actual disponibilidad de excelentes reactivos de diagnóstico (por ejemplo, sondas de anticuerpo y ácido nucleico) que reconocen objetivos específicos para muchos patógenos microbianos, las estrategias actuales tienen características de rendimiento inadecuadas. La contribución de esto es el hecho de que estos reactivos se conjugan a tintes orgánicos, partículas marcadas con oro o enzimas que carecen de suficiente sensibilidad a ser detectada en un solo nivel de moléculas. Además, las plataformas PDD actuales y los esquemas de detección típicamente se basan en un solo cambio colorimétrico microscópico y no son bien adecuadas para la detección simultánea de múltiples patógenos. Los avances más recientes en diagnósticos moleculares, que incluyen PCR en tiempo real combinado con el procesamiento automatizado de especímenes, han tratado un número de limitaciones de ensayos de amplificación de gen "internos" anteriores y no estandarizados. Estos ensayos representan un avance significativo en la detección, cuantificación, y caracterización de muchos microbios y actualmente representan el estándar de "oro" o referencia para los diagnósticos de enfermedades infecciosas para un número de patógenos. Sin embargo, estos ensayos aún son complejos, costosos, y requieren equipo especializado, creando un número de barreras a su aplicación potencial en el punto de cuidado. Finalmente, las estrategias de detección genómica o la proteómica actuales requieren un procesamiento de muestras y la participación técnica de una estrategia o la otra. No existe una capacidad actual para simultáneamente detectar ambos objetivos antigénicos para algunos patógenos y objetivos genéricos para otros. Esto limita la detección simultánea de objetivos específicos del patógeno preferidos y presenta una barrera para completamente explotar el potencial complementario de ambas estrategias. Es necesario un sistema que permita la detección, la identificación y la caracterización del patógeno, así como la caracterización del hospedero en una forma mucho más oportuna que los métodos existentes. Preferiblemente, dicho sistema podría soportar una plataforma de selección de patógeno modular, basada en las necesidades específicas del médico al cuidado o la clínica en el contexto de qué dispositivo se utiliza (es decir, para clasificación o diagnosis) . Además, el sistema también podría permitir la detección simultánea, la identificación y caracterización de múltiples patógenos en una sola muestra mientras los patógenos se diferencian a través de perfiles específicos de patógenos ópticos almacenados en una sola muestra mientras los patógenos se diferencian a través de perfiles específicos de patógenos ópticos almacenados en una base de datos pre-existente . BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION De acuerdo con un aspecto de la invención se proporciona un método para llevar a cabo uno o más de: detectar, identificar y caracterizar patógenos y caracterizar hospederos patógenos utilizando marcadores para patógenos y hospederos, que comprende los pasos de: a) preparar un medio marcador-detección que contiene firmas de identidad y características de patógenos y opcionalmente de hospederos; b) recolectar una muestra de un hospedero; c) combinar la muestra con el medio marcador-detección y d) analizar las firmas para detectar, identificar y caracterizar los patógenos, y opcionalmente, caracterizar el hospedero.
Preferiblemente, la muestra recolectada es una muestra sanguínea, aunque el plasma, suero, y fluido espinal cerebral (CSF, por sus siglas en inglés) , lavado broncoalveolar (BAL, por sus siglas en inglés) , hisopo nasofaríngeo (NP) , aspirado de NP, esputo y otros tipos de muestras también pueden utilizarse, y el sistema de detección marcador es un medio de detección de patógenos preferiblemente que comprende microgránulos conjugados a las moléculas de biorreconocimiento (BRM, por sus siglas en inglés), y los microgránulos se inyectan con puntos cuánticos o una partícula o compuesto fluorescente similar. También preferiblemente, cada uno de los microgránulos contiene una combinación única de puntos cuánticos para proporcionar un código de barras óptico único asociado con cada microgránulo para detectar firmas específicas de patógeno y/o específicas de hospedero únicas . Preferiblemente el paso del análisis comprende iluminar la muestra de microgránulo-patógeno con un láser cuando fluye a través de un canal de microfluido y recolectar el espectro resultante con un espectrofotómetro/cámara CCD, tubo multiplicador y/o una recolección de fotodetectores de avalancha (APD, por sus siglas en inglés) . Cada espectro se relaciona con un patógeno previamente asignado.
Opcionalmente el método puede incluir producir una lista de marcadores de caracterización de hospedero asociados con dichas muestras de hospedero como parte del análisis del paso d) . Opcionalmente el método puede incluir un paso adicional e) de proporcionar una lista de opciones de tratamiento con base en la lista de patógenos generados en el paso de análisis d) . Opcionalmente el método también puede incluir el paso f) de correlacionar los datos de información de ubicación geográfica con la lista de patógenos y marcadores hospedero generados en el paso de análisis d) a través de un localizador GPS. Preferiblemente el método también incluye un paso adicional g) de transmitir, preferiblemente de manera inalámbrica, la lista de marcadores de patógeno y dicha lista de marcadores de identificadores de hospederos y dichos datos de ubicación geográfica a una base de datos remota asi como transmitir la información de tratamiento y educacional desde la base de datos al dispositivo archivado. Se apreciará que los pasos del procedimiento no se conducen necesariamente en un orden especifico.
El método además incluye la detección de microgránulos conjugados con patógeno en una corriente de fluido impulsada a través de un flujo electrocinético o hidrodinámico a través de un canal de microfluido. Cuando los gránulos con código de barras pasan un rayo láser en un extremo del canal, el espectro emitido por los puntos cuánticos dentro de los gránulos, (como parte del código de barras), o fuera de los gránulos (como parte de un mecanismo de detección de complejo de microgránulo-patógeno, que puede incluir fluoróforos como se describe más adelante) se recolectan a través de un sistema espectrómetro/cámara CCD, un tubo fotomultiplicador y/o una recolección de APD y se analiza a través de un software apropiado. De acuerdo con la invención, se describe un método para detectar uno o más patógenos, identificar uno o más patógenos, caracterizar uno o más patógenos y/o caracterizar un hospedero patógeno. El método es para utilizarse con una muestra clínica recolectada de un hospedero que potencialmente contiene una o más moléculas objetivo. El método incluye un paso que proporciona el medio de detección, un paso que forma el complejo de detección, un paso que proporciona la base de datos de referencia del espectro, y un paso de análisis. En el paso de provisión del medio de detección, se proporciona un medio de detección que contienen complejos de identificación específicos de patógeno/marcador de hospedero para la detección respectiva de patógenos y marcadores hospederos. Los complejos de identificación específicos de patógeno/marcador de hospedero preferiblemente incluyen microgránulos conjugados para moléculas de biorreconocimiento específicas de patógeno/marcador hospedero respectivos (BRM) . Cada uno de los microgránulos preferiblemente contiene puntos cuánticos, tintes fluorescentes, o combinaciones de éstos, de tal forma que los microgránulos se adaptan para emitir uno o más espectros como una primera señal. En el paso formador del complejo de detección, la muestra clínica se combina con el medio de detección y las moléculas de detección. Ambos complejos de identificación específicos de patógenos/marcadores de hospedero y las moléculas de detección están adaptados para unirse a las moléculas objetivo si están presentes en la muestra clínica, para generar complejos de detección de cada una de las moléculas de detección además está adaptada para emitir uno o más espectros como una segunda señal. En el paso de proporcionar la base de datos de referencia de espectros, se proporciona una base de datos de referencia de espectro de espectros de referencia específicos de patógeno/marcador de hospedero. En el paso de análisis, los complejos de detección se descargan, bajo la influencia de fuerzas de flujo, preferiblemente a través de un canal de microfluido y preferiblemente a través de un rayo láser, de tal forma que las señales de espectro resultantes se emiten de diferentes tipos de complejos de detección. Las señales de espectro resultantes incluyen la primera señal, la segunda señal, o una combinación de éstas. En el paso de análisis, las señales de espectro resultantes se analizan con el elemento de detección en un dispositivo de diagnóstico manual a través de: (a) la detección de las señales de aspectos resultantes; (b) recolectar y traducir las señales de aspecto resultantes, en un código óptico traducido para cada uno de los diferentes tipos de complejos de detección, preferiblemente utilizando fotodetectores de estado sólido del elemento de detección que están adaptados para emitir electrones en respuesta directa a las señales de espectro resultantes; y (c) comparar cada código óptico traducido antes mencionado con un espectro especifico de patógeno/demarcador hospedero correspondiente en la base de datos de referencia de espectro para producir una lista de patógenos contenidos dentro de la muestra clínica, y una lista de características de patógenos/hospedero. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el método puede preferiblemente ser para utilizarse con una muestra sanguínea, una muestra de plasma, CSF (Fluido Cerebroespinal) , una muestra de suero, BAL (lavado Broncoalveolar ) , hisopos NP (Nasofaríngeo) , aspirados NP, y/o esputo como la muestra clínica. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, los fotodetectores de estado sólido pueden preferiblemente incluir una colección de Fotodetectores Avalanche . De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, la colección de Fotodetectores Avalanche puede preferiblemente configurarse en serie. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, cada uno de los microgránulos puede preferiblemente contener una combinación única de puntos cuánticos, preferiblemente con base en color y/o intensidad de los puntos cuánticos, y preferiblemente para la emisión de un espectro único como la primera señal para cada uno de los complejos de identificación específicos de patógeno/marcador hospedero . De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, los complejos de detección pueden preferiblemente identificar las características del patógeno/hospedero, preferiblemente mediante señales de espectro resultantes, y preferiblemente en la forma de una combinación de la primera señal y la segunda señal emitidas por las moléculas de detección. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, por lo menos una de las moléculas de detección puede preferiblemente incluir un fluoróforo, preferiblemente emitir la segunda señal. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el fluoróforo puede preferiblemente estar conjugado con una molécula IgG anti-humana, una molécula Ig anti-humana, un anticuerpo de detección anti-patógeno/marcador hospedero, y/o una secuencia de oligonucleótido . De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, en el paso de análisis, el análisis de las señales de espectro resultantes pueden preferiblemente adicionalmente llevarse a través de: un espectrofotómetro combinado/sistema CCD (dispositivo acoplado a la carga) , un tubo fotomultiplicador , una combinación de estos. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el canal de microfluido puede preferiblemente incluir un canal de molde PDMS (polidimetilsiloxano ) del cual está, preferiblemente tratado con plasma y/o unido a un portaobjeto de vidrio.
De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, las fuerzas de flujo pueden preferiblemente ser fuerzas electrocinéticas y/o hidrodinámicas. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, la base de datos de referencia de espectro puede preferiblemente localizarse a bordo del dispositivo de diagnóstico . De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el método puede preferiblemente también incluir un paso de recolección de ubicación geográfica para recolectar los datos de ubicación geográfica, preferiblemente del dispositivo de diagnóstico, y preferiblemente para al menos uno de los patógenos y/o el hospedero. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, los datos de ubicación geográfica pueden preferiblemente recolectarse a través un elemento habilitado por GPS (Sistema de Posicionamiento Global) que está, preferiblemente dentro del dispositivo de diagnóstico. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el método puede preferiblemente también incluir un paso para determinar la ubicación geográfica, un paso para proporcionar la base de datos remota, un paso de transmisión, y/o un paso de recepción. En el paso de determinación de la ubicación geográfica, los datos de ubicación geográfica preferiblemente se determinan para el dispositivo de diagnóstico y, preferiblemente, para por lo menos uno de los patógenos y/o el hospedero. En el paso de proporcionar la base de datos remota, se proporciona una base de datos remota, preferiblemente en una ubicación que es geográficamente remota al dispositivo de diagnóstico. En el paso de transmisión, la lista de patógenos contenidos dentro de la muestra clínica, la lista de características del patógeno/hospedero, y/o los datos de ubicación geográfica se transmiten de manera inalámbrica, preferiblemente, a la base de datos remota. En el paso de recepción, la lista de patógenos contenidos dentro de la muestra clínica, la lista de características de patógenos/hospedero, y/o los datos de ubicación geográfica, para cada paso de transmisión antes mencionado de cada dispositivo de diagnóstico antes mencionado preferiblemente son recibidos, combinados y/o almacenados, preferiblemente en la base remota. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el método puede preferiblemente también incluir un paso adicional de proporcionar una lista de opciones de tratamiento, preferiblemente con base en la lista de patógenos contenidos dentro de la muestra clínica.
De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el medio de detección puede preferiblemente contener al menos tres complejos de identificación antes mencionados, cada uno preferiblemente para la detección de uno de los patógenos y/o los marcadores hospederos diferentes. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, los complejos de identificación pueden ser preferiblemente para la detección de VIH, Hepatitis B y/o Hepatitis C. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, los complejos de identificación pueden preferiblemente ser para la detección de VIH, Hepatitis B, Hepatitis C, virus de Dengue y/o paludismo. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, se proporciona un sistema de componentes que es capaz de ejecutar cualquiera de los métodos anteriores. De acuerdo con la invención, por consiguiente, adicionalmente se describen un sistema para detectar patógenos, identificar patógenos, caracterizar patógenos y/o caracterizar hospederos de patógenos. El sistema es para utilizarse con una muestra clínica recolectada de un hospedero que potencialmente contiene una o más moléculas objetivo. El sistema también es para utilizarse con moléculas de detección adaptadas para unirse con las moléculas objetivo si están presentes en la muestra clínica y emitir uno o más espectros como una segunda señal. El sistema incluye un medio de detección, un dispositivo de diagnóstico manual, y una base de datos de referencia de espectro de espectros de referencia específicos de patógeno/marcador hospedero. El medio de detección contiene complejos de identificación específicos de patógeno/marcador de hospedero para la detección respectiva de patógenos y marcadores hospederos. Los complejos de identificación específicos de patógeno/marcador de hospedero incluyen microgránulos conjugados a moléculas de biorreconocimiento específicas de patógeno/marcadores hospederos (BRM) . Cada uno de los microgránulos preferiblemente contiene puntos cuánticos, tintes fluorescentes, o combinaciones de éstos, de tal forma que cada uno de los microgránulos se adapta para emitir uno o más espectros como una primera señal. El medio de detección es operativo para ser combinado con la muestra clínica y con las moléculas de detección los complejos de identificación específicos de patógeno/marcador hospedero están adaptados para unirse con las moléculas objetivo si están presentes en la muestra clínica, de tal forma que los complejos de identificación específicos de patógeno/marcador hospedero, las moléculas de detección, y las moléculas objetivo forma los complejos de detección. El dispositivo de diagnóstico manual preferiblemente incluye una plataforma de microfluido operativa para conducir los complejos de detección, utilizar fuerzas de flujo, preferiblemente a través de una región iluminada con láser en un canal de microfluido, de tal forma que las señales de espectro resultantes se emiten de diferentes tipos de complejos de detección. Las señales de espectros resultantes incluyen la primera señal, la segunda señal, y una combinación de éstas. El elemento de detección es operativo para detectar las señales de espectro resultantes. El elemento de detección preferiblemente tiene fotodetectores de estado sólido adaptados para recolectar y traducir las señales de espectro resultantes, a través de la emisión de electrones en respuesta directa a las señales de espectro resultantes, en un código óptico traducido para cada uno de los diferentes tipos de complejos de detección. La base de datos de referencia de espectro es operativa para comparar cada código óptico traducido anteriormente mencionado con un espectro especifico del patógeno/especifico del marcador hospedero correspondiente en la base de datos de referencia de espectro, para generar una lista de patógenos contenidos dentro de la muestra clínica, y la lista de características de patógeno/hospedero . De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, por lo menos uno de los microgránulos puede preferiblemente contener puntos cuánticos para proporcionar la primera señal. El sistema puede preferiblemente ser para utilizarse con una muestra sanguínea, una muestra de plasma, CSF (Fluido Cerebroespinal), una muestra de suero, un BAL (lavado Broncoalveolar ) , un hisopo NP (Nasofaríngeo) , un aspirado NP y/o una muestra de esputo como la muestra clínica. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, cada uno de los microgránulos puede preferiblemente contener una combinación única de puntos cuánticos, preferiblemente para la emisión de un espectro único como la primera señal para cada uno de los complejos de identificación específicos de patógeno/marcador hospedero. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el sistema puede preferiblemente utilizarse con una molécula generadora de señal, preferiblemente como un constituyente de por lo menos una de las moléculas de detección. La molécula generadora de señal puede preferiblemente emitir operativamente la segunda señal.
De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el sistema puede preferiblemente ser para utilizarse con un fluoróforo, preferiblemente como la molécula generadora de molécula. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el sistema puede preferiblemente ser para utilizarse con una molécula IgG anti-humana, una molécula IgM anti-humana, un anticuerpo de detección anti-patógeno/marcador de hospedero, y/o una secuencia de oligonucleótido, preferiblemente conjugada con un fluoróforo. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, los fotodetectores de estado sólido pueden preferiblemente incluir una colección de Fotodetectores Avalanche . De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, la colección de Fotodetectores Avalanche puede preferiblemente configurarse en serie. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el elemento de detección puede preferiblemente incluir un espectrómetro/sistema CCD (dispositivo acoplado a la carga) , un tubo foto multiplicador, o una combinación de éstos, preferiblemente para el análisis adicional de las señales de espectro resultantes.
De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el dispositivo de diagnóstico puede preferiblemente ser operativo para desplegar una lista de opciones de tratamiento, preferiblemente con base en la lista de patógenos generada. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el sistema puede preferiblemente también incluir un láser, preferiblemente operativo para iluminar la región iluminada con láser en el canal de microfluido. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención el canal de microfluido puede preferiblemente incluir un canal de molde PDMS (polidimetilsiloxano) que esta, preferiblemente, tratado con plasma y/o unido aun porta objetos de vidrio. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, las fuerzas de flujo pueden preferiblemente ser fuerzas electrocinéticas y/o hidrodinámicas. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el elemento de detección puede preferiblemente incluir un filtro. Preferiblemente, el filtro es operativo para dirigir las señales de espectro resultantes a los fotodetectores de estado sólido, a un espectrómetro, a un tubo foto multiplicador, y/o una combinación de éstos.
De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, la base de datos de referencia de espectro puede preferiblemente estar a bordo del dispositivo de diagnóstico . De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención el sistema puede preferiblemente también incluir una base de datos remota y/o una conexión, preferiblemente en el dispositivo de diagnóstico y/o para habilitar la comunicación con la base de datos remota. Preferiblemente, la base de datos remota contiene los datos concernientes a los diferentes patógenos y/o los datos concernientes a las características del patógeno/hospedero. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, la conexión puede preferiblemente ser provista a través de una red de comunicaciones inalámbrica. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, la conexión puede preferiblemente incluir un elemento de transmisión, preferiblemente operativo para transmitir la lista de patógenos y/o la lista de características de patógeno/hospedero, preferiblemente a la base de datos remota. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el transmisor puede preferiblemente ser operativo para automáticamente iniciar a la transmisión a la base de datos remota, preferiblemente después de la generación de la lista de patógenos y/o la lista de características de patógenos /hospedero . De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el dispositivo de diagnóstico puede preferiblemente también incluir un elemento localizador GPS (Sistema de Posicionamiento Global) , preferiblemente para proporcionar los datos de ubicación geográfica, preferiblemente asociado con la muestra clínica. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el sistema puede preferiblemente también incluir un elemento localizador, una base de datos remota, un elemento de transmisión inalámbrico, y un elemento de recepción inalámbrico. El elemento localizador puede preferiblemente ser operativo para determinar los datos de ubicación geográfica, preferiblemente para el dispositivo de diagnóstico y, preferiblemente, para al menos uno de los patógenos y/o el hospedero. La base de datos remota puede preferiblemente ser provista en una ubicación geográficamente remota del dispositivo de diagnóstico. El elemento de transmisión inalámbrico puede preferiblemente ser operativo para transmitir inalámbricamente, preferiblemente a la base remota, los datos concernientes a los patógenos contenidos dentro de la muestra clínica, los datos concernientes de las características de patógeno/hospedero, y/o los datos de ubicación geográfica. El elemento de recepción inalámbrico puede preferiblemente ser operativo para recibir, combinar y/o almacenar, preferiblemente en la base de datos remota, los datos concernientes a los patógenos contenidos dentro de la muestra clínica, los datos concernientes a las características de los patógenos/hospederos, y/o los datos de ubicación geográfica, preferiblemente para cada transmisión inalámbrica, preferiblemente desde cada dispositivo de diagnóstico antes mencionado . De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el elemento localizador puede preferiblemente incluir un elemento localizador GPS (Sistema de Posicionamiento Global) , preferiblemente para determinar los datos de ubicación geográfica. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, los complejos de identificación pueden preferiblemente ser provistos como uno o más polvos liofilizados . De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, las BRM pueden preferiblemente incluir patógenos recombinantes y/o sintéticos y/o anticuerpos específicos de hospedero y/o antígenos y/o oligonucleótidos complementarios para los genes de patógeno y/o hospedero de interés, o una combinación de éstos. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el medio de detección puede preferiblemente contener por lo menos tres complejos de identificación antes mencionados, cada uno preferiblemente para la detección de uno de los patógenos y/o marcadores hospederos. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, los complejos de identificación pueden preferiblemente ser para detección de VIH, Hepatitis B y/o Hepatitis C. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, los complejos de identificación pueden preferiblemente ser para detección de VIH, Hepatitis B, Hepatitis C, virus de paludismo y/o dengue. De acuerdo con un aspecto de una modalidad preferida de la invención, el sistema puede preferiblemente ser para utilizarse con un polvo liofilizado, preferiblemente como por lo menos una de las moléculas de detección. Las ventajas de la presente invención incluyen una vasta reducción en la cantidad de tiempo necesario para identificar patógenos en una muestra de paciente, comparada con la mayor parte de los métodos actualmente en uso, asi como la habilidad de proporcionar rápida información en el sitio concerniente al tratamiento y las medidas de cuarentena para cualquier patógeno identificado. Otra ventaja es la habilidad de recolectar los datos de paciente de patógeno en una base de datos global y minar la información contenida en esta base de datos para producir tendencias y medidas de rastreo para varios patógenos y sus hospederos, cuya información puede utilizarse para la exploración, investigación, diseño terapéutico y otros propósitos. Otras y adicionales ventajas y características de la invención serán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada de la misma, tomada en conjunción con las figuras anexas. BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La invención ahora se describirá con mayor detalle, a manera de ejemplo solamente, con referencia a las figuras anexas, en donde los números similares se refieren a elementos similares, en donde: La Figura 1 es una diagrama de flujo que detalla la serie de pasos en el método inventivo descrito en la presente; La Figura 2 es un diagrama de bloques para un dispositivo de detección de patógeno; y La Figura 3 es un diagrama de bloques de múltiples dispositivos que se comunican con una base de datos central. DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Haciendo referencia ahora la Figura 1, el método de la presente invención se describe a través de una serie de pasos establecidos en una gráfica de flujo. El primer paso 12 es recolectar una muestra de un hospedero (por ejemplo, un ser humano, animal, o muestra ambiental), preferiblemente una muestra sanguínea, aunque las muestras de plasma, las muestras de suero, CSF, BAL, aspirados NP, hisopos NP, esputo y otros tipos de muestras físicas pueden utilizarse, cuando sea apropiado. Esta muestra después se analiza 14 y se genera una lista de patógenos identificados en la muestra 16. Un receptor GPS 22 determina la ubicación del lector de la muestra y de esta forma, se genera la muestra. La lista de patógenos identificados y la información de ubicación, ambas se envían 20 a una base de datos central para almacenamiento y procesamiento. Mientras tanto, se despliega una lista de opciones de tratamiento en 18, con base en los patógenos identificados, para la consideración del operador. El análisis 14 se lleva cabo a través de un dispositivo de detección de patógeno 30 como se muestra en la Figura 2. Este dispositivo 30 es portátil, preferiblemente manual y tiene una conexión de salida 32 para recibir una muestra y una pantalla 36 para mostrar la lista de patógenos detectados dentro de la muestra. Un dispositivo de entrada 38, tal como teclado, también es provisto para permitir el desplazamiento y visualizacion de la pantalla y la captura de información adicional (notas de campo, etc.). Los patógenos en una muestra se identifican con base en la comparación de un espectro a datos previamente almacenados correspondientes a cada patógeno soportado por el dispositivo. La base de datos de espectro puede ser una base de datos interna en el dispositivo 30 (mantenida en la memoria temporal o almacenamiento similar para permitir la actualización) u obtenerse a través de la comunicación con una base de datos externa. Un receptor GPS 35 también preferiblemente se localiza en el dispositivo 30, junto con una pantalla que muestra las coordenadas GPS. Idealmente, toda la comunicación se conduce inalámbricamente para un rango máximo y portabilidad . El dispositivo de detección de patógeno 30 es idealmente capaz de detectar múltiples patógenos, múltiples BRM del mismo patógeno asi como los marcadores hospederos dentro de una sola muestra, y preferiblemente marcadores de diferentes tipos, tales como marcadores basados en proteina y marcadores basados en gen. El método de detección utilizado puede variar entre los métodos disponibles adecuados, sin embargo, un método preferido es el uso de moléculas de biorreconocimiento (BRM) , conjugadas con microgránulos neutralizados con puntos cuánticos o nanogránulos/nanoparticulas . Las alternativas incluyen puntos cuánticos individuales o fluoróforos conjugados con BRM. Los puntos cuánticos, también conocidos como nanocristales semiconductores, son partículas basadas en nanotecnología electromagnéticamente activos, en la escala de dimensión de aproximadamente 2 nanómetros (nm) a 8 nm. Una propiedad particularmente útil de los puntos cuánticos es que son fluorescentes, que emiten luz después de una breve iluminación a través de un láser. Además, los puntos cuánticos de diferentes tamaños serán fluorescentes en diferentes colores y el color de fluorescencia puede modificarse por la forma, tamaño y composición de la partícula. Los BRM son moléculas biológicas que se unen solamente a otra molécula biológica individual y son específicas de patógenos. Por ejemplo, los "anticuerpos" son BRM que se unen a proteínas y las "sondas de oligonucleótido" son BRM que se unen a secuencias de gen complementarias (por ejemplo ADN o ARN) . Los patógenos y los hospederos ambos tienen marcadores genéticos y de proteína únicos y compartidos, y cada marcador puede unirse a un BRM específico. Un microgránulo, que es un gránulo de poliestireno (copolímero similar) que puede ser de 100 nanometros-10 micrómetros en diámetro y neutralizado con una colección de puntos cuánticos, está físicamente conjugado a un BRM. Al introducir combinaciones únicas de puntos cuánticos de diferentes tamaños (es decir, colores) y a diferentes concentraciones en los microgránulos, los microgránulos con miles de combinaciones diferentes de colores de puntos cuánticos e intensidades se pueden crear. Cuando un láser ilumina los microgránulos, los puntos cuánticos son fluorescentes para producir una combinación distintiva de colores. Estas combinaciones de color son un ejemplo de un código de barras, en este caso un código de barras óptico, análogo a un símbolo UPC, y los tipos conocidos similares de códigos de barras impresos. Ya que cada BRM reconoce un patógeno diferente o un marcador hospedero y cada microgránulo tiene un código de barras único, cada BRM-microgránulo conjugado proporciona un código de barras para el patógeno específico o marcador hospedero reconocido por su BRM. Estos microgránulos conjugados con BRM, así como puntos cuánticos conjugados con BRM, pueden liofilizarse en un polvo y proporcionarse en un kit de análisis de nuestra. Para diferenciar entre gránulos conjugados con BRM unidos a patógenos y aquellos que no lo están, se incluye una señal de detección de confirmación adicional en la forma de un IgG anti-humano, y/o una moléculas IgG anti-humano, o un anticuerpo específico de patógeno (es decir, un anticuerpo anti-X) , o un- oligonucleótido (complementario a un gen de patógeno interés) conjugado a un fluoróforo. La lectura de la prueba de detección de patógeno exitosa comprende la señal de código de barras del gránulo y una segunda señal generada por el fluoróforo. Un ejemplo de la detección de patógeno es un sistema de captura de antigeno. El sistema de captura de antigeno incluye un anticuerpo de captura (es decir, un BRM) que es un enlace al microgránulo con código de barras que es responsable de capturar el antigeno de la muestra. Un segundo anticuerpo (anticuerpo de detección) que reconoce el antigeno/proteina del patógeno entonces se une al complejo. Este anticuerpo de detección se conjuga a un fluoróforo. Cuando la muestra se analiza, si la señal para el anticuerpo de detección no se detecta, el patógeno no se registra como detectado, ya sea porque no está presente en la muestra o porque el ensayo falló. El último caso se elimina si se detectan las señales correctas de la muestra de control positivo, es decir, la detección del código de barras apropiado del microgránulo que contiene el punto cuántico BRM corre en paralelo en todas las pruebas clínicas. Otro ejemplo de la detección de patógenos es un sistema de captura de anticuerpo. En el sistema de captura de anticuerpo el BRM que se une al microgránulo con código de barras es un antígeno o proteína específico de patógeno (natural, recombinante, o sintético) . El anticuerpo complementario al antigeno, si está presente en la muestra clínica podría unir el antígeno unido al gránulo. Este complejo se reconoce a través de la adición de un anticuerpo anti-humano secundario (detección) (IgM anti-humano o IgG anti-humano) . Este anticuerpo de detección se conjuga a un fluoróforo. Otra vez, cuando la muestra se analiza, si la señal para el anticuerpo de detección no se detecta junto con la señal del código de barras del gránulo el patógeno no se registra como detectado, ya sea porque no está presente en la muestra, o debido a una falla del ensayo. El caso anterior se elimina si las señales esperadas de la muestra de control positiva, como se mencionó anteriormente, se registran correctamente . Aún otro ejemplo de detección de patógeno es un sistema de análisis genómico. En el sistema de análisis genómico el BRM que se une al microgránulo codificado por barras es un oligonucleótido específico de patógeno (ARN o ADN) (1-25 bases en longitud) . Después de la adición a la muestra, el oligonucleótido se hibridizará a su secuencia complementaria en el gen del patógeno. Una segunda secuencia de oligonucleótido complementaria a una porción en corriente descendente del gen de interés subsecuentemente se adiciona y se hibridizará al gen, si está presente. Esta segunda secuencia se conjuga a un fluoróforo. Otra vez, cuando la muestra se analiza, si la señal para la segunda secuencia no se detecta, el patógeno no se registra como detectado, ya sea porque no está presente en la muestra o porque el ensayo falló. Una muestra de control positiva correctamente detectada como se refiere anteriormente elimina el escenario anterior. La muestra biológica (por ejemplo, sangre) se agrega a un recipiente, y se unen marcadores de patógeno diferentes a los' varios microgránulos llevando BRM de patógeno especifico. La muestra combinada después se lava o por el contrario se trata para remover la materia extraña y los microgránulos no unidos. Los anticuerpos de detección conjugados a los fluoróforos después se adicionan para producir un complejo detector de la muestra de gránulo. El complejo detector secundario de la muestra de gránulo se hace fluir a través de un canal de microfluido mediante un flujo hidrodinámico o electrocinéticamente conducido y se hace pasar a través de un rayo láser localizado en un extremo del canal. El rayo láser ilumina los puntos cuánticos en el complejo y las longitudes de onda emitidas son guiadas ya sea hacia el espectrómetro/sistema CCD, tubo fotomultiplicador y/o una serie de APD. El software de deconvolución de señal traduce la señal y el código óptico correspondiente se compara con el espectro especifico de patógeno almacenado en la base de datos de patógeno o características del hospedero soportadas por el dispositivo de detección. Después, se produce una lista de patógenos detectados y características de patógeno y hospedero. El tiempo de respuesta a partir de la toma de la muestra biológica original a la producción de la lista de patógenos puede medirse en minutos. Idealmente el dispositivo de detección de patógeno es un dispositivo portátil, manual con un láser integrado y un espectrofotómetro, tubo fotomultiplicador y/o una serie de unidades APD, chips de canal de microfluido PDMS específicamente designados, un suministro de gránulos codificados con barra conjugados con BRM para la identificación de varios patógenos así como marcadores de detección del complejo gránulo-patógeno apropiados (punto cuántico, fluoróforo, anticuerpos o oligonucleótidos IgG/IgM anti-patógenos marcados de gránulos pequeños). El dispositivo 30 puede almacenar una base de datos de identidad de patógeno a bordo, o acceder una base de datos remota, preferiblemente a través del Internet, preferiblemente de manera inalámbrica, e identificar el patógeno de una base de datos central, remota. Si se utiliza una base de datos a bordo, un sistema de comunicaciones 34 para conectar y recibir las actualizaciones de una base de datos central, más grande, es provista. El dispositivo de detección de patógeno 30 puede incluir un dispositivo de rastreo GPS que transmite información geográfica específica, preferiblemente de manera inalámbrica a la misma base de datos central.
Una vez que la lista del patógeno es producida, el dispositivo de detección de patógeno 30 puede adicionalmente proporcionar información adicional de valor para el doctor que diagnostica. Idealmente, se proporciona un protocolo de tratamiento (paso 18), incluyendo cualquier medición especial necesaria para evitar la comunicación del patógeno. Otra información, tal como patofisiológica, historial de enfermedades y referencias bibliográficas pueden ser provistas, permitiendo al dispositivo de detección de patógeno 30 también utilizarse como una herramienta educacional en escenarios apropiados. A continuación se presenta un escenario de brote para utilizar el dispositivo en una configuración de detección de patógeno estándar. Un aeropuerto es un punto de entrada que representa un vector de desplazamiento de patógeno principal, asi como la presentación de problemas con métodos de detección y cuarentena tradicionales implementados . Al equipar un equipo médico con un número de dispositivos de detección de patógenos como se describe en la presente, y un suministro de recipientes con muestras de microgránulos capaz de detectar los patógenos típicamente transmitidos por los viajeros, los pasajeros entrantes puede ser procesados en el sitio tomando una muestra sanguínea e insertándola en un recipiente de muestras. El análisis se lleva cabo a través del dispositivo de detección de patógeno dentro de unos cuantos minutos y el pasajero muestreado puede fácilmente ser liberado o redirigido para tratamiento y observación, según sea necesario. Mientras un dispositivo individual está limitado en su capacidad de procesamiento, la habilidad de proporcionar múltiples dispositivos idénticos puede permitir el procesamiento de pasajeros en cuestión de horas, no de días. El procesamiento más rápido permite medidas de tratamiento y cuarentena apropiadas a ser tomadas de manera temprana, y ser más efectivas, reduciendo la probabilidad de un esparcimiento de patógenos no verificado. Como un ejemplo, un dispositivo de detección de patógenos puede contener microgránulos codificados en barra y conjugados con BRM para la detección de tres diferentes patógenos, es decir VIH, hepatitis B y hepatitis C. Los microgránulos asociados con cada patógeno tienen un código de barras identificado de manera separada, por ejemplo, VIH puede tener gránulos rojos (por ejemplo, detección del anticuerpo gp41 como un indicador de la infección VIH) , hepatitis B gránulos amarillos (por ejemplo, la detección del anticuerpo NSP4 como un indicador de la infección por hepatitis B) , y hepatitis C gránulos rojos-amarillos (por ejemplo detección del anticuerpo anti-NSP4 como un indicador de la infección por hepatitis C) y preferiblemente todos utilizando marcadores de detección del complejo de patógeno con sondas anaranjadas o cualquier sonda de color que es espectralmente diferente que la del color del código de barras. De esta forma, el sistema de detección puede fácilmente identificar cualquier patógeno detectado meramente a través de la longitud de onda (que identifica el color) o la intensidad del espectro del gránulo. A partir de este modelo, el sistema puede fácilmente expandirse, por ejemplo, a cinco patógenos, agregando, por ejemplo, microgránulos de detección de patógeno para el virus de paludismo y dengue. A partir de aquí, la extrapolación a más patógenos (10, 20, 100) está en su mayor parte limitada por la habilidad de crear un número suficiente de códigos de barra, que se basa principalmente en la neutralización de los microgránulos y limita el mecanismo de detección. Cuando el número se incrementa, los códigos de barra pueden basarse en niveles de intensidad, asi como longitud de onda. La detección y la provisión de un protocolo de tratamiento para un patógeno representa meramente el primer paso en un procedimiento potencialmente mucho más largo para rastrear y controlar la extensión de patógenos como se muestra en la Figura 3. La personalización del dispositivo para ser modular y ser capaz de detectar cualquier arreglo de patógenos (es decir, BR para múltiples patógenos) con presentaciones clínicas similares, actúa como una herramienta de clasificación (por ejemplo, para identificar individuos vacunados para enfermedades seleccionadas) o permitir a los médicos o clínicas seleccionar los patógenos de interés en sus comunidades particulares, permite la flexibilidad del diagnóstico sin precedentes en el lado de la cama. La incorporación de múltiples BRM para el mismo patógeno mejora la exactitud de la detección y supera las limitaciones asociadas con el uso de un solo BRM para la detección del patógeno (es decir, diferencias de mutaciones y cepas que puedan dar como resultado resultados falsos negativos o falsos positivos) . Los datos de resultados de prueba junto con los datos de ubicación geográfica (pero no otra información acerca del paciente, por ejemplo, nombre, dirección, y otros datos protegidos en cuanto a privacidad) provistos por la unidad GPS, se transmiten a la base de datos central 40. La información preferiblemente se envía inalámbricamente, e inmediatamente después de la generación de la lista de patógenos (paso 20) . La base de datos central 40 está en contacto con un número sustancial de dispositivos de detección de patógenos 30 en cualquier momento dado. La base de datos central 40 puede ser local, nacional o global, o una combinación de diferentes bases de datos de estos tipos. Idealmente, es provista una base de datos central de nivel superior 40 la cual recibe información constantemente de todos los dispositivos 30 alrededor del mundo. A través del tiempo, la base de datos se convierte en un depósito de información de cada patógeno soportado por la plataforma de detección proporcionándose a sí misma la exploración de, entre otras cosas, los patrones de frecuencia y globales de detección de patógenos, tendencias de patógenos a largo plazo (es decir, colonización de nuevos territorios) , y correlaciones entre patógenos y marcadores hospederos que pueden indicar una susceptibilidad mejorada o resistencia a la enfermedad . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (47)

  1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1.- Un método para detectar uno o más patógenos, identificar uno o más patógenos, caracterizar uno o más patógenos o caracterizar un hospedero de patógeno, caracterizado porque comprende los pasos de: un paso de provisión de un medio de detección que contiene complejos de identificación específicos de patógeno / marcador de hospedero para la detección respectiva de patógenos y marcadores hospederos, en donde los complejos de identificación específicos de patógeno / marcador de hospedero comprenden microgránulos conjugados a moléculas de bio-reconocimiento específicas de patógeno/marcador hospedero específicas (BRM) , y en donde cada uno de los microgránulos contiene puntos cuánticos, tintes fluorescentes o combinaciones de los mismos, de tal forma que cada uno de los microgránulos está adaptado para emitir uno o más espectros como una primera señal; un paso para formar complejo de detección para combinar la muestra clínica con el medio de detección y las moléculas de detección, con ambos complejos de identificación específico de patógeno/marcador hospedero y las moléculas de detección están adaptadas para unirse con las moléculas objetivo si están presentes de la muestra clínica, para generar complejos de detección, en donde cada molécula de detección además está adaptada para emitir una o más espectros como una segunda señal; un paso para proporcionar una base de datos de referencia de espectro para proporcionar una base de datos de referencia de espectro de espectro de referencia específico del patógeno/marcador hospedero; un paso de análisis del: (i) hacer circular los complejos de detección, bajo la influencia de fuerzas de fluido, a través de un canal de microfluido y un rayo láser, de tal forma que las señales de espectro resultantes se emiten de diferentes tipos de complejos de detección, con las señales de espectro resultantes que comprenden la primera señal, la segunda señal, o una combinación de éstas; y (ii) analizar las señales de espectro resultantes con un elemento de detección en un dispositivo de diagnóstico manual a través de: (a) detectar las señales de espectro resultantes; (b) recolectar y traducir las señales de espectro resultantes, en un código óptico traducido para cada uno de los diferentes tipos de complejos de detección, utilizando fotodetectores de estado sólido del elemento de detección que están adaptados para emitir electrones en respuesta directa a las señales de espectro resultantes; y (c) comparar cada código óptico traducido con uno de los espectros específicos de patógeno/específicos de marcador hospedero correspondientes en la base de datos de referencia de espectro para producir una lista de patógenos contenidos dentro de la muestra clínica, y una lista de características de patógeno/hospedero.
  2. 2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque es para utilizarse con una muestra sanguínea, una muestra de plasma, CSF (Fluido Cerebroespinal), una muestra de suero, BAL (lavado Broncoalveolar ) , hisopos NP (Nasofaríngeos) , aspirados NP, o esputo como la muestra clínica .
  3. 3. - El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque los fotodetectores de estado sólido comprenden una colección de Fotodetectores Avalanche.
  4. 4. - El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la colección de Fotodetectores Avalanche está configurada en serie.
  5. 5. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque los microgránulos contienen una combinación única de puntos cuánticos, con base en color y/o intensidad de los puntos cuánticos, para la emisión de un espectro único como la primera señal para cada uno de los complejos de identificación especifico de patógeno/marcador hospedero.
  6. 6. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque los complejos de detección identifican las características de patógeno/hospedero a través de las señales de espectro resultantes en la forma de la combinación de la primera señal de la segunda señal emitidas por las moléculas de detección.
  7. 7. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque al menos una de las moléculas de detección comprende un fluoróforo para emitir la segunda señal.
  8. 8. - El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el fluoróforo está conjugado a una molécula IgG anti-humana, una molécula IgM anti-humana, un anticuerpo de detección anti-patógeno/ marcador hospedero, o una secuencia de oligonucleotido.
  9. 9. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque en el paso de análisis, el análisis de las señales de espectro resultantes además se realiza a través de: un sistema de espectrofotómetro/CCD combinado (dispositivo acoplado a la carga), tubo foto multiplicador, o una combinación de éstos.
  10. 10. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque el canal de microfluido comprende un canal de molde PDMS (polidimetilsiloxano) que está tratado con plasma, y se une a un portaobjetos de vidrio.
  11. 11. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado porque las fuerzas de flujo son ya sea electrocinéticas o hidrodinámicas.
  12. 12. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizado porque la base de datos de referencia de espectro está localizada a bordo del dispositivo de diagnóstico.
  13. 13. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque además comprende un paso de recolección de ubicación geográfica para recolectar los datos de ubicación geográfica del dispositivo de diagnóstico para por lo menos uno de los patógenos y el hospedero .
  14. 14. - El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque los datos de ubicación geográfica que recolectan a través un elemento habilitado por GPS (Sistema de Posicionamiento Global) dentro del dispositivo de diagnóstico.
  15. 15.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque además comprende: un paso de determinación de ubicación geográfica para determinar los datos ubicación geográfica del dispositivo de diagnóstico y para por lo menos uno de los patógenos y el hospedero; un paso de provisión de la base de datos remota para proporcionar, en la ubicación geográficamente remota del dispositivo de diagnóstico, una base de datos remota; un paso de transmisión para transmitir de manera inalámbrica, a la base de datos remota, la lista de patógenos contenidos dentro de la muestra clínica, la lista de características de patógeno/hospedero, y los datos de ubicación geográfica; y un paso de recepción para recibir, combinar, y almacenar, en la base de datos remota, la lista de patógenos contenidos en la muestra clínica, junto con la lista de características de patógeno/hospedero, y junto con los datos de ubicación geográfica, para cada paso de transmisión de cada dispositivo de diagnóstico.
  16. 16. - El metro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-15, caracterizado porque incluye un paso adicional de proporcionar una lista de opciones de tratamiento con base en la lista de patógenos contenidos dentro de la muestra clínica.
  17. 17. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-16, caracterizado porque el medio de detección contiene por lo menos tres complejos de identificación, cada uno para la detección de uno de los diferentes patógenos y marcadores hospederos.
  18. 18. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-16, caracterizado porque los complejos de identificación son para la detección de VIH, Hepatitis B y Hepatitis C.
  19. 19. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-16, caracterizado porque los complejos de identificación son para la detección de VIH, Hepatitis B, Hepatitis C, virus de malaria y dengue.
  20. 20. - Un sistema para detectar patógenos, identificar patógenos, caracterizar patógenos o caracterizar hospederos de patógenos, caracterizado porque el sistema es para utilizarse con una muestra clínica recolectada de un hospedero que potencialmente contiene una o más moléculas objetivo, y para utilizarse con moléculas de detección adaptadas para unirse con las moléculas objetivo y están presentes en la muestra clínica y emitir uno o más espectros como una segunda señal, el sistema comprende: a) un medio de detección que contiene complejos de identificación específicos de patógeno/marcador hospedero para la detección respectiva de patógenos y marcadores hospedero, en donde los complejos de identificación específicos de patógeno/marcador hospedero comprenden microgránulos conjugados a moléculas de bio-reconocimiento específicas de patógeno/marcador hospedero respectivas (BRM) , y en donde cada uno de los microgránulos contiene puntos cuánticos, tintes fluorescentes, una combinación de éstos, de tal forma que cada uno de los microgránulos está adaptado para emitir uno o más espectros como una primera señal, con el medio de detección operativo para ser combinado con la muestra clínica y con las moléculas de detección, con complejos de identificación específicos de patógeno/marcador hospedero adaptados para unirse a las moléculas objetivo están presentes en la muestra clínica, de tal forma que los complejos de identificación específico de patógeno/marcador hospedero, las moléculas de detección, y las moléculas objetivo forman los complejos de detección; b) un dispositivo de diagnóstico manual, que incluye : i) una plataforma de microfluido operativa para conducir los complejos de detección, utilizando fuerzas de flujo, preferiblemente a través de una región iluminada con láser en un canal de microfluido, de tal forma que las señales de espectro resultantes se emiten de diferentes tipos de complejos de detección, con las señales de espectro resultantes incluyendo la primera' señal, la segunda señal, o una combinación de las mismas; y ii) un elemento de detección que es operativo para detectar las señales de espectros resultantes, y teniendo fotodetectores de estado sólido adaptados para recolectar y traducir las señales de espectro resultantes, mediante la emisión de electrones en respuesta directa a las señales de espectro resultantes, en un código óptico traducido para cada uno de los diferentes tipos de complejos de detección; y c) una base de datos de referencia de espectro del espectro de referencia específicos de patógeno/marcador hospedero operativo para comparar el código óptico traducido con uno de los espectros específicos de patógeno/específicos de marcador hospedero correspondientes en la base de datos de referencia de espectro para generar una lista de patógenos contenidos dentro de la muestra clínica, y la lista de características de patógeno/hospedero.
  21. 21. - El sistema de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque al menos uno de los microgránulos contiene puntos cuánticos para proporcionar la primera señal, y en donde el sistema es para utilizarse con una muestra sanguínea, una muestra de plasma CSF (Fluido Cerebroespinal), una muestra de suero, BAL (lavado Broncoalveolar) , hisopos NP (Nasofaríngeos), aspirados NP, o esputo como la muestra clínica.
  22. 22. - El sistema de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque cada microgránulo contiene una combinación única de puntos cuánticos para la emisión de un espectro único como la primera señal para cada uno de los complejos de identificación específico del patógeno/marcador hospedero.
  23. 23. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-22, caracterizado porque se utiliza con una molécula generada de señal como un constituyente de por lo menos una de las moléculas de detección, con la molécula generadora de señal operativamente emitiendo la segunda señal.
  24. 24. - El sistema de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque se utiliza con un fluoroforo como la molécula generadora de señal.
  25. 25. - El sistema de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque utilizarse con una molécula IgG antihumana, una molécula IgM anti-humana, un anticuerpo de detección anti-patógeno/ marcador hospedero, o una secuencia de oligonucleótido, conjugado al fluoroforo.
  26. 26. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-25, caracterizado porque los fotodetectores de estado sólido comprenden una colección de Fotodetectores Avalanche.
  27. 27. - El sistema de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque la colección de Fotodetectores Avalanche está configurada en serie.
  28. 28. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-27, caracterizado porque el elemento de detección comprende un sistema de espectrofotómetro/CCD combinado (dispositivo acoplado a la carga) , tubo foto multiplicador, o una combinación de éstos, para el análisis adicional de las señales de espectro resultantes .
  29. 29. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-28, caracterizado porque el dispositivo de diagnóstico es operativo para desplegar una lista de opciones de tratamiento con base en la lista de patógenos generada.
  30. 30. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-29, caracterizado porque además incluye un láser operativo para iluminar la región iluminada con láser en el canal de microfluido.
  31. 31. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-30, caracterizado por el canal de microfluido comprende un canal de molde PDMS (polidimetilsiloxano) que está tratado con plasma, y unido a un portaobjetos de vidrio.
  32. 32. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-31, caracterizado porque las fuerzas de fluido son ya sea fuerzas electrocinéticas o hidrodinámicas.
  33. 33. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-32, caracterizado porque el elemento de detección incluye un filtro operativo para dirigir las señales de espectro resultantes a los fotodetectores de estado sólido, a un espectrómetro, a un tubo fotomultiplicador , o una combinación de éstos.
  34. 34. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-33, caracterizado porque la base de datos de referencia de espectro está a bordo del dispositivo de diagnóstico.
  35. 35. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-33, caracterizado porque además comprende una base de datos remota que contiene datos concernientes a diferentes patógenos y datos concernientes a características de patógenos/hospedero, y una conexión al dispositivo de diagnóstico para permitir la comunicación con la base de datos remota.
  36. 36. - El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque la conexión a la base de datos remota es provista por una red de comunicaciones inalámbrica.
  37. 37. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 35 o 36, caracterizado porque la colección comprende un elemento de transmisión operativo para transmitir la lista de patógenos y/o la lista de características de patógenos/hospedero a la base de datos remota.
  38. 38. - El sistema de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque el transmisor es operativo para automáticamente iniciar la transmisión a la base de datos remota después de la generación de la lista de patógenos y/o la lista de características de patógenos/hospedero .
  39. 39. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-38, caracterizado porque el dispositivo de diagnóstico además comprende un elemento localizador GPS (Sistema de Posicionamiento Global) para proporcionar datos de ubicación geográfica asociados con la muestra clínica.
  40. 40. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-34, caracterizado porque además comprende : un elemento localizador operativo para determinar los datos de una ubicación geográfica para el dispositivo de diagnóstico y para al menos uno de los patógenos y el hospedero; una base de datos remota provista en ubicación geográficamente remota del dispositivo de diagnóstico; y un elemento de transmisión inalámbrico operativo para transmitir inalámbricamente, a la base de datos remota, los datos concernientes a patógenos contenidos dentro de la muestra clínica, los datos concernientes a características de patógeno/hospedero, y los datos de ubicación geográfica; y un elemento de recepción inalámbrico operativo para recibir, combinar y almacenar, en la base de datos remota, los datos concernientes a patógenos contenidos dentro de la muestra clínica, junto con los datos concernientes a características de patógeno/hospedero, y junto con los datos de ubicación geográfica, para cada transmisión inalámbrica de cada dispositivo de diagnóstico.
  41. 41. - El sistema de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el elemento localizador comprende un elemento localizador GPS (Sistema de Posicionamiento Global) para determinar los datos de ubicación geográfica.
  42. 42. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-41, caracterizado porque los complejos de identificación son provistos como uno o más polvos liofilizados .
  43. 43. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-42, caracterizado porque las BRM comprenden patógenos nativos, recombinantes o sintéticos o anticuerpos específicos de huésped, o antígenos u oligonucleótidos complementarios a genes de patógeno hospedero de interés, o una combinación de los mismos.
  44. 44. - El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-43, caracterizado porque el medio de detección contiene por lo menos tres complejos de identificación, cada uno para la detección de uno de los patógenos y marcadores hospederos diferentes.
  45. 45.- El sistema de conformidad con cualquiera de las 5 reivindicaciones 20-44, caracterizado porque los complejos de identificación son para la detección de VIH, Hepatitis B y Hepatitis C.
  46. 46.- El sistema de conformidad con cualquiera de las Q reivindicaciones 20-44, caracterizado porque los complejos de identificación son para la detección de VIH, Hepatitis B, Hepatitis C, virus de malaria y dengue.
  47. 47.- El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20-46, caracterizado porque es para ^ utilizarse con un polvo liofilizado como al menos una de las moléculas de detección. 0 5
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