La orina es una fuente no invasiva de múltiples indicadores metabólicos de enfermedad o salud. La miclisis, el análisis físico y/o químico de la orina, se puede realizar rápidamente para detectar enfermedades renales, enfermedades del tracto urinario, enfermedad hepática, diabetes mellitus y hidratación general1. Los palillos de micálisis son herramientas de diagnóstico semicuantitativas asequibles que se basan en cambios colorimétricos para indicar niveles fisiológicos aproximados. Cada palillo puede realizar una amplia variedad de ensayos incluyendo pruebas de pH, osmolalidad, hemoglobina/mioglobina, hematuria, esterasa de leucocito, glucosa, proteinuria, nitrito, cetona y bilirrubina2. El principio de micálisis del palillo se basa en la aparición de una reacción cronometrada a través de la cual se puede comparar un cambio de color en la almohadilla de la palillo de dipstick con un gráfico para determinar la concentración deanalitos 3. Dada su asequibilidad y facilidad de uso, los palillos son una de las herramientas más comunes para la micálisis en la atención médica.
Tradicionalmente, la micálisis de palillos se basa en una enfermera o técnico médico capacitado para insertar manualmente el dipstick en una taza de muestra de orina, limpiar el exceso de orina y comparar las almohadillas de color con los colores de las listas en momentos específicos. Si bien el método de inmersión y borrado es el estándar de oro para el análisis de palillos, su dependencia de la evaluación visual humana limita la información cuantitativa que se puede obtener. Además, los dos pasos manuales de la micálisis del palillo – el paso de inmersión y la comparación de resultados colorimétricos – requieren una técnica precisa, que limita la posibilidad de pruebas fiables en entornos domésticos por parte de los pacientes directamente. La contaminación cruzada de las almohadillas de muestra debido a la limpieza puede causar cambios de color inexactos. Además, los volúmenes incoherentes resultantes de la falta de control de volumen durante la limpieza pueden resultar en una medición incorrecta de las concentraciones de analitos. Es importante destacar que el tiempo entre sumergir la orina (es decir, el inicio del ensayo) y la comparación con un gráfico es crítico para un análisis preciso de los resultados y es una enorme fuente potencial de error humano. La dificultad en la comparación colorimétrica manual es que muchas almohadillas deben leerse al mismo tiempo, mientras que algunas almohadillas se leen en diferentes momentos. Incluso las comparaciones de color perfectamente cronometrados todavía dependen de la agudeza visual del lector humano, que puede sufrir ceguera de color o percibir diferentes colores en diferentes entornos de iluminación4. Estos desafíos subrayan por qué los médicos sólo pueden confiar en la miclisis de palillos realizada por personal capacitado. Sin embargo, un sistema de análisis de orina automatizado podría abordar todas las preocupaciones antes mencionadas eliminando la necesidad de pasos manuales de inmersión, incorporando controles de sincronización y permitiendo comparaciones de color simultáneas con referencias de color calibradas. Esto, a su vez, reduciría el error del usuario, lo que permitiría una posible adopción en la configuración doméstica.
En los últimos 20 años, se han empleado analizadores automáticos para leer los resultados de las pruebas de orina de dipstick con la misma precisión que o superando el análisis visual5. Muchas clínicas y consultorios médicos utilizan este tipo de máquinas para analizar e imprimir rápidamente los resultados tradicionales de los palillos. La mayoría de las máquinas de análisis de orina minimizan los errores de inspección visual y garantizan la coherencia en los resultados6. Son fáciles de usar y más eficientes que la inspección manual, pero todavía requieren que el usuario realice el método dip-wipe correctamente. Por lo tanto, estas máquinas tienen una capacidad limitada para ser operadas por personas no capacitadas, como los usuarios domésticos; además, son extremadamente caros.
Recientemente, los teléfonos celulares han surgido como una herramienta ingeniosa para diversas mediciones colorimétricas biológicas7,8,9,10,incluyendo para la micálisis11,12,13. Dadas sus capacidades de teleseción y alta resolución de imágenes, los teléfonos celulares se han convertido en dispositivos analíticos de atención médica eficaces14,15. De hecho, la FDA ha aprobado varias pruebas de orina casera basadas en teléfonos inteligentes16,17,18. Algunos de los nuevos productos comerciales basados en teléfonos inteligentes incorporan palillos de miclisis establecidos, mientras que otros cuentan con almohadillas colorimétricas patentadas. Todos estos productos cuentan con métodos patentados para calibrar para diferentes condiciones de iluminación en diferentes tipos de teléfonos. Sin embargo, un problema con estas soluciones es que el usuario debe tomar una foto manualmente en el momento adecuado, además de llevar a cabo un método manual adecuado de inmersión-toallitas (es decir, sin contaminación cruzada). En particular, ninguna de estas pruebas controla el volumen depositado en los palillos, que hemos encontrado puede afectar al cambio de color19 e interpretado resultado fisiológico. Las brechas y costos actuales en los flujos de trabajo de estos dispositivos sugieren una necesidad adicional de habilitar un procedimiento de deposición de orina sin humanos y controlado por volumen y fotografía de palillos manos libres.
Describimos un protocolo para la miclisis de palillo automatizado y controlada por volumen sin necesidad de un paso manual de inmersión y barrido. La clave del proceso automatizado es un dispositivo19 cuyo principio subyacente se basa en el SlipChip20 y que transfiere líquido entre diferentes capas utilizando efectos de química superficial. En resumen, el recubrimiento hidrofóbico en el tobogán de transferencia y el manguito de la placa circundante obligan al líquido a moverse sin esfuerzo a través del dispositivo y a liberarse en la almohadilla del palillo una vez que el tobogán está en su posición final, momento en el que la barrera hidrofóbica inferior se reemplaza por aire. Además, la caja de bloqueo de luz coordinada estandariza las condiciones de iluminación, el ángulo de visión de la cámara y la distancia para el enfoque de la cámara para garantizar resultados precisos y repetibles que no están influenciados por las condiciones de iluminación ambiental. Una aplicación de software que acompaña automatiza la captura de imágenes y análisis colorimétrico. Tras la descripción del protocolo, proporcionamos resultados representativos de la prueba de micálisis en diferentes condiciones. Las comparaciones con el método estándar de borrado de inmersión demuestran la fiabilidad del método propuesto.