Una Pequeña Startup, Un Gran Reto: Elvesys Diseña la Plataforma para la Detección de Agentes Patógenos Más Rápida del Mundo

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"Necesitamos gran exactitud, precisión y velocidad para la adquisición. Utilizamos hardware de NI en la primera etapa y, gracias al precio y a la política de precios de NI, podemos conservar esta tarjeta en los productos finales que vendemos. Esto representa una enorme ventaja para la reducir los costos de desarrollo."

- Dr Maël Le Berre, CTO and Cofounder, Elvesys

The Challenge:
Desafortunadamente, las crisis de salud pública ya no son solamente argumentos de novelas apocalípticas ni de películas de suspenso de Hollywood. Enfermedades como el ébola o la influenza, y amenazas patógenas como el ántrax, son consecuencias muy reales de la expansión y la movilidad de la población mundial. Establecer métodos de detección que puedan permitir un diagnóstico rápido y confiable de estas amenazas realmente puede salvar vidas.

The Solution:
Elvesys, una pequeña startup francesa, se encuentra a la vanguardia en términos de detección de agentes patógenos, y utiliza hardware y software de NI para diagnosticar pacientes rápidamente y con bajo costo.

Author(s):
Dr Maël Le Berre, CTO and Cofounder - Elvesys
Dr Guilhem Velvé Casquillas, CEO and Cofounder - Elvesys

 

 Asumir un Gran Reto y Combatir Pandemias  

El tiempo y la precisión son elementos fundamentales cuando se intenta detectar agentes patógenos con efectividad. Por ese motivo, la Academia Nacional de Ingeniería de EE. UU. catalogó al avance de la informática para la salud como uno de los grandes retos que la ingeniería deberá afrontar en el siglo XXI. El principal factor de motivación detrás de este gran reto es mejorar los procedimientos de preparación y de respuesta ante emergencias de salud pública como las pandemias y el desarrollo de armas químicas o biológicas.

 

Una Respuesta que Salva Vidas y Bate Récords

Las tecnologías actuales para la detección de agentes patógenos requieren de mucho tiempo y del uso de costosos equipos de laboratorio para lograr resultados exactos y confiables en las pruebas. Cuando se trata de evitar el brote de agentes patógenos potencialmente mortales como el ébola y el ántrax, cada minuto es importante.

Por ese motivo, Elvesys desarrolló Fastgene, la tecnología más rápida del mundo para detectar cualquier agente patógeno en una gota de sangre o de saliva. Con Fastgene, los profesionales de salud pueden detectar el ébola en seis minutos y el ántrax, en siete. Eso es, respectivamente, 7 y 14 veces más rápido que las mejores tecnologías actuales utilizadas en todo el mundo. Esto permite que a los pacientes se les aplique el tratamiento adecuado antes y minimiza las probabilidades de mayor exposición para evitar un brote.

 

Figura 1. Tecnología Fastgene para la detección de agentes patógenos 

 

Tecnología

Fastgene se basa en las tecnologías de microfluidos de Elvesys. La tecnología de microfluídos es el resultado de la microelectrónica que permite un control preciso de muestras de fluidos. Como reduce enormemente el tamaño de la muestra a una sola gota de sangre o de saliva, se pueden incorporar varias operaciones de diagnóstico en un solo chip. Esta tecnología “lab-on-a-chip” para la detección de agentes patógenos de Fastgene multiplica rápidamente una porción específica del ADN para aumentar la cantidad de copias presentes en la muestra, con lo que se facilita enormemente la detección de agentes patógenos.

Son tres los componentes clave que hacen que esta plataforma de microfluídos tenga éxito: el sistema de administración de muestras de microfluídos, un sistema de detección y medición con marcadores fluorescentes y una interfaz de software para controlar todo el proceso. Al multiplicar el ADN, la cantidad total de agentes patógenos presentes en la muestra se determina al detectar una marca fluorescente en cada duplicado del ADN.

Debido a la gran velocidad de multiplicación del ADN, es fundamental que el sistema de detección con marcadores fluorescentes también funcione a la misma velocidad sin sacrificar la exactitud. A tal fin, Elvesys creó y comercializó (con el nombre de Elveflow) un lector de marcadores fluorescentes personalizado con el dispositivo DAQ multifunción de bajo costo NI USB-6003. Para reducir la escala del procedimiento complejo de laboratorio fue necesario utilizar un hardware con software integrado con una velocidad de adquisición de 100 kHz y la capacidad para detectar pequeñas variaciones en el ADN con alto nivel de ruido de fondo, y con una resolución de 16 bits para garantizar un conteo exacto de muestras de ADN.

 

Figura 2. Elvesys eligió hardware DAQ de NI debido a su exactitud, precisión, velocidad de adquisición y costo.

 

Elvesys utilizó el software LabVIEW y sus más de 950 funciones de análisis integrado para optimizar la precisión y la velocidad y, a la vez, minimizar el tiempo de desarrollo. Pese a la compleja funcionalidad de la automatización del lector de marcadores fluorescentes, la detección del ADN y el análisis de datos, Elvesys creó una interfaz de usuario de LabVIEW para simplificar el uso en la práctica.

 

Figura 3. La perfecta integración del hardware DAQ de NI con LabVIEW para controlar el sistema Fastgene redujo enormemente el tiempo de desarrollo.

 

 Reducción del Tiempo de Desarrollo con LabVIEW y NI DAQ  

Con un reducido equipo de 20 personas, Elvesys presentó en el mercado (con el nombre de Elveflow) las tecnologías que se utilizaron para desarrollar el sistema Fastgene para la detección de agentes patógenos. Siendo una startup innovadora con ciclos de desarrollo vertiginosos y sin ninguna inversión financiera externa, contar con hardware DAQ totalmente personalizable que pudiera programarse en un entorno de desarrollo de alto nivel fue esencial para su éxito.

De hecho, Elvesys diseñó, desarrolló y realizó un prototipo de toda su plataforma para la detección de agentes patógenos en menos de dos años, lo que captó la atención de la Agencia de Procuración del Estado (State Procurement Agency, SAE) de Francia. La SAE encargó a Elvesys que desarrollara otro prototipo que pudiera implementarse en la milicia francesa para operaciones en el campo. Si bien este prototipo puede ayudar a proteger tropas o ciudades, su principal aplicación sigue siendo un diagnóstico rápido y de bajo costo de los pacientes en una consulta médica.

Al utilizar tecnologías de microfluidos de vanguardia y un sistema de medición confiable de NI, Elvesys también se alzó con el premio Worldwide Innovation Challenge otorgado por el gobierno de Francia.

 

Figura 4. Actualmente, Elveflow es uno de los líderes mundiales en instrumentación científica para microfluídos. 

 

Author Information:
Dr Maël Le Berre, CTO and Cofounder
Elvesys
France

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