Modular Point-of-Care Microfluidic Platform for Agriculture and Food Security

La resistencia antimicrobiana en patógenos transmitidos por alimentos representa una amenaza creciente para la salud pública global, especialmente en países de ingresos medios y bajos. Los ensayos de detección de rutina requieren equipamiento y personal especializado, lo que limita la descentralización de su uso y su aplicación en tiempo real en estrategias de vigilancia Esta propuesta aborda la problemática de la resistencia a los antimicrobianos en patógenos transmitidos por alimentos, particularmente en regiones de ingresos medios y bajos, donde existen limitaciones en saneamiento, adopción de prácticas de higiene e infraestructura para diagnóstico molecular. Estas carencias dificultan la detección oportuna de genes de resistencia, favoreciendo su diseminación y comprometiendo la seguridad alimentaria y la salud pública. La hipótesis central del proyecto sostiene que la integración de diferentes tecnologías, incluyendo PCR, CRISPR-Cas, sensores electroquímicos y microfluífdica, permitirá desarrollar una plataforma de detección pórtatil y versátil que puede ser utilizada sin equipamiento adicional. Como respuesta, el consorcio desarrollará el proyecto donde se empleará un sistema miniaturizado tipo “laboratorio en un chip”, que integrará cámaras para la concentración y lisis de patógenos, seguidas de la amplificación y detección de genes blanco a partir del ADN total. El dispositivo permitirá ejecutar todas las etapas del diagnóstico molecular en un solo chip. La detección se realizará mediante enfoques electroquímicos y fluorescentes basados en CRISPR-Cas12a. La tecnología CRISPR-Cas puede integrarse eficazmente en sistemas microfluídicos para la detección rápida y sensible de genes de resistencia a antibióticos asociados a patógenos transmitidos por alimentos. El objetivo general del proyecto es diseñar, evaluar y validar una plataforma modular de diagnóstico en el punto de atención basada en microfluídica, que integre tecnología CRISPR/Cas12a, detección electroquímica y métodos de amplificación de ácidos nucleicos, como la PCR, para la identificación de patógenos transmitidos por alimenos y su resistencia antimicrobiana asociada. En el marco del proyecto, la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas liderará el diseño y estandarización de los sistemas CRISPR-Cas para la detección de genes de resistencia antimicrobiana asociados a patógenos transmitidos por alimentos, y colaborará en la evaluación de la integración del sistema CRISPR-Cas en el chip de extracción y amplificación y desempeño del sistema de detección usando muestras simuladas y muestras reales. Se espera desarrollar una solución tecnológica para la identificación rápida y altamente sensible de genes de resistencia a antibióticos en patógenos bacterianos presentes en alimentos de origen animal y matrices ambientales. Un avance clave será la integración de PCR multiplexada con un sistema automatizado que distribuya el material amplificado hacia múltiples cámaras microfluídicas, permitiendo la detección simultánea óptica o electroquímica y el análisis en tiempo real. El impacto tecnológico del proyecto se enfoca en la generación de una herramienta diagnóstica innovadora para la vigilancia de la resistencia antimicrobiana en la cadena alimentaria. Los resultados esperados fortalecerán la detección temprana de patógenos que apoyarán la toma de decisiones en salud pública y facilitarán la implementación de tecnologías tipo PoC en contextos con recursos limitados.