Los bioingenieros de la Universidad de Rice se han asociado con expertos en medicina tropical de la Universidad de Tulane para aliviar un poco el dolor de estudiar el comportamiento alimentario de los mosquitos. Las picaduras de los insectos pueden propagar enfermedades como la malaria, el dengue y la fiebre amarilla, pero la creación de experimentos para examinar su comportamiento puede afectar en gran medida los presupuestos de los laboratorios.

« Muchos experimentos con mosquitos aún dependen de voluntarios humanos y sujetos animales », dijo Kevin Janson, estudiante graduado de bioingeniería de Rice y coautor principal de un estudio sobre la investigación publicado esta semana en Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. Las pruebas de sujetos en vivo pueden ser costosas, y Janson dijo que « los datos pueden tardar muchas horas en procesarse ».

Así que él y sus coautores encontraron una manera de automatizar la recopilación y el procesamiento de esos datos utilizando cámaras económicas y software de aprendizaje automático. Para eliminar la necesidad de voluntarios vivos, su sistema utiliza parches de piel sintética hechos con una impresora 3D. Cada parche de hidrogel similar a la gelatina viene completo con pequeños pasajes que pueden llenarse con sangre que fluye.

Para crear los sustitutos de la piel, el equipo de Rice, que incluía a Janson y su Ph.D. asesor Omid Veiseh, utilizó técnicas de bioimpresión que fueron pioneras en el laboratorio del exprofesor de Rice Jordan Miller.

Para las pruebas de alimentación, se pueden colocar hasta seis de los hidrogeles en una caja de plástico transparente del tamaño de una pelota de voleibol. Las cámaras están rodeadas de cámaras que apuntan a cada parche de hidrogel infundido con sangre. Los mosquitos se colocan en la cámara y las cámaras registran la frecuencia con la que los insectos aterrizan en cada lugar, cuánto tiempo permanecen, si pican o no, cuánto tiempo se alimentan y cosas por el estilo.

El sistema fue probado en el laboratorio de Dawn Wesson, experta en mosquitos y profesora asociada de medicina tropical en la Escuela de Salud Pública y Medicina Tropical de Tulane. El grupo de investigación de Wesson tiene instalaciones para criar y probar grandes poblaciones de mosquitos de diferentes especies.

En los experimentos de prueba de concepto presentados en el estudio, Wesson, Janson y los coautores utilizaron el sistema para examinar la eficacia de los repelentes de mosquitos existentes hechos con DEET o un repelente a base de plantas derivado del aceite de plantas de eucalipto de limón. Las pruebas mostraron que los mosquitos se alimentaban fácilmente de hidrogeles sin ningún repelente y se mantenían alejados de los parches de hidrogel recubiertos con cualquiera de los repelentes. Si bien DEET fue un poco más efectivo, ambas pruebas mostraron que cada repelente disuadió a los mosquitos de alimentarse.

Veiseh, el autor correspondiente del estudio y profesor asistente de bioingeniería en la Escuela de Ingeniería George R. Brown de Rice, dijo que los resultados sugieren que el sistema de prueba de comportamiento se puede ampliar para probar o descubrir nuevos repelentes y estudiar el comportamiento de los mosquitos de manera más amplia. Dijo que el sistema también podría abrir la puerta para realizar pruebas en laboratorios que anteriormente no podían pagarlo.

« Proporciona un método de observación consistente y controlado », dijo Veiseh. « La esperanza es que los investigadores puedan usar eso para identificar formas de prevenir la propagación de enfermedades en el futuro ».

Wesson dijo que su laboratorio ya está usando el sistema para estudiar la transmisión viral del dengue, y planea usarlo en estudios futuros que involucren parásitos de la malaria.

« Estamos utilizando el sistema para examinar la transmisión del virus durante la alimentación con sangre », dijo Wesson. « Estamos interesados ​​tanto en cómo los mosquitos no infectados absorben los virus como en cómo los mosquitos infectados depositan los virus, junto con la saliva.

« Si tuviéramos una mejor comprensión de la mecánica fina y las proteínas y otras moléculas que están involucradas, podríamos desarrollar algún medio para interferir en esos procesos », dijo.

Esta investigación fue apoyada por la Fundación Robert J. Kleberg, Jr. y Helen C. Kleberg.