Bajo el impulso de la Comisión Europea, la industria del diagnóstico in vitro (IVD) está desarrollando tecnologías emergentes para implementar prácticas sostenibles en los laboratorios médicos.
Informe: Bernard Banga
La industria del diagnóstico in vitro tiene un impacto ambiental significativo debido a la generación de residuos biomédicos y químicos, el uso de productos químicos tóxicos y el consumo de energía para producir y utilizar equipos de diagnóstico. Según un estudio publicado en la revista Environmental Science & Technology, la industria del diagnóstico médico genera 5,4 millones de toneladas de residuos cada año, la mayoría de los cuales se compone de plásticos. Además, los productos químicos utilizados en las pruebas de diagnóstico, como los disolventes orgánicos, los ácidos y las bases, pueden ser perjudiciales para el medio ambiente. «Pueden conducir a la contaminación del suelo y el agua, así como a las emisiones de gases de efecto invernadero», dijo Elisabetta Bigoni, del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del Politécnico de Milán, Italia, en su estudio sobre la sostenibilidad ambiental del diagnóstico in vitro: puntos críticos y perspectivas de mejora.
Grupo de trabajo del Pacto Verde de la UE y EFLM
Como la sostenibilidad ha sido una prioridad creciente de la Unión Europea (UE) en la última década, «el sector de la tecnología médica, particularmente el sector IVD, debe cumplir con la legislación europea en este campo como todos los demás sectores», dijo Oliver Bisazza, CEO de la asociación comercial europea Medtech Europe que representa a las industrias de tecnología médica y diagnóstico.
En diciembre de 2019, la Comisión Europea adoptó el Pacto Verde Europeo. Su objetivo: acelerar los esfuerzos de Europa para convertirse en el primer continente climáticamente neutro de aquí a 2050, en consonancia con el Acuerdo de París sobre el cambio climático. La hoja de ruta de la iniciativa de laboratorios ecológicos y sostenibles publicada por la Comisión Europea en junio de 2021 proponía varias acciones concretas, como la adopción de tecnologías y materiales médicos sostenibles y una gestión de residuos más eficiente. La hoja de ruta también exige la creación de un grupo de expertos para supervisar y evaluar las medidas adoptadas.
El año pasado, la Federación Europea de Química Clínica y Medicina de Laboratorio (EFLM) lanzó su grupo de trabajo «laboratorios verdes» para mejorar su sostenibilidad en toda Europa y más allá. Las empresas de diagnóstico in vitro están implementando varias tecnologías emergentes, principalmente en el campo de los biochips y los procesos de reciclaje.
Tecnologías de biochips sostenibles
La tecnología de microarrays permite la detección de múltiples objetivos biológicos simultáneamente en un solo chip. Esto hace posible un análisis de muestras más rápido y eficiente. Los últimos avances técnicos tienen como objetivo reducir el impacto ambiental de los autómatas utilizados. Por ejemplo, la empresa estadounidense Agilent Technologies ha diseñado su tecnología de biochip duradero SurePrint G3 utilizando ADN sintético para uso a largo plazo con una vida útil prolongada del cabezal de impresión y los consumibles. El consumo de material se reduce en un 80% en comparación con las plataformas anteriores, mientras que se ahorra un promedio del 40% en los costos de material. Además, Agilent ofrece un programa de reciclaje para placas de microarrays usadas. Esto reduce aún más el desperdicio.
La empresa suiza Roche ha desarrollado la plataforma NimbleGen SeqCap Ez para sus sondas de hibridación de ADN reutilizables. En términos de desempeño ambiental, el uso de esta plataforma reduce el consumo de sondas de hibridación hasta en un 50% en comparación con los métodos tradicionales de captura de secuencias. También reduce el desperdicio asociado con el uso de estas sondas.
La empresa estadounidense de biotecnología Illumina, especialista en secuenciación, genotipado y expresión génica, ha confiado en su plataforma Beadchip, que utiliza perlas fluorescentes para detectar miles de marcadores biológicos en una sola muestra con una precisión superior al 99%. La tecnología Beadchip ahorra hasta un 75% en el consumo de reactivos y materiales en comparación con los métodos tradicionales de genotipado. Este último utiliza microarrays que contienen millones de cuentas verdes cubiertas con sondas de ADN.
Materiales reciclables y diseño ecológico de dispositivos médicos de diagnóstico in vitro
El desarrollo sostenible de la industria del IVD requiere que las pruebas diagnósticas tengan un bajo impacto ambiental. El uso de materiales reciclables para envases y componentes de prueba IVD continúa creciendo. Roche Diagnostics anunció en marzo de 2021 que utilizaría plástico 100% reciclado para el embalaje de sus productos. En el mismo año, el Grupo Greiner Bio-One también anunció que fabricaría sus productos utilizando materiales de base biológica y reciclables. Según el reciente estudio de investigación de Grand View, el tamaño del mercado global de envases de dispositivos médicos se valoró en € 27.61 mil millones en 2020 y se espera que se expanda a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 6.4% de 2020 a 2028 a € 45.41 mil millones en 2028.
Las tecnologías de diseño ecológico no deben quedarse atrás. Actualmente hay tres tendencias principales. En primer lugar, el uso de materiales de base biológica y biodegradables, como el almidón de maíz, el ácido poliláctico, la celulosa y el quitosano, tiene como objetivo reducir el impacto ambiental de los residuos plásticos. En segundo lugar, los procesos de microfabricación, como la litografía de inmersión profunda y la impresión 4D, se utilizan para reducir el consumo de energía en la producción de dispositivos IVD. Por último, el desarrollo de sistemas de diagnóstico portátiles y recargables reduce la cantidad de residuos generados por los consumibles desechables.
Nuevo modelo de asociación en la industria del diagnóstico in vitro
Las tecnologías inteligentes están ayudando al desarrollo sostenible a través de un nuevo «modelo de asociación para integrar y adoptar eficientemente tecnologías e innovaciones energéticas», dijo el presidente de EFLM, Tomris Ozben. Las nuevas tecnologías como la inteligencia artificial (IA), la computación cuántica y la supercomputación podrían ayudar a ofrecer productos químicos y materiales más seguros y sostenibles por diseño. La industria del IVD puede movilizar varios modelos de asociación en torno a asociaciones público-privadas, colaboraciones entre empresas del mismo sector y asociaciones con organizaciones no gubernamentales.
Estas asociaciones fomentan el desarrollo sostenible al tiempo que permiten el acceso más amplio posible a los diagnósticos in vitro. Por ejemplo, Bio-Rad Laboratories y Sartorius Biotech han desarrollado kits de prueba de Covid-19 producidos localmente que utilizan menos plástico. Abbott y la Fundación Bill y Melinda Gates han desplegado el sistema de diagnóstico portátil Pima para la malaria en varios países de África oriental, el sudeste asiático y América Latina.
Otras técnicas útiles de laboratorio inteligente y ecológico
- La espectroscopia utiliza luz para identificar moléculas en una muestra. Se puede utilizar para el análisis no destructivo de muestras biológicas y, por lo tanto, para el análisis de muestras múltiples.
- La PCR digital puede detectar y cuantificar el ADN con extrema precisión en enfermedades infecciosas: «una sensibilidad del 97,5% y una especificidad del 100% para la detección de B. burgdorferi, el patógeno que causa la enfermedad de Lyme», dijo Mark Eshoo, fundador y CTO de BlueArc Biosciences y MWE Lifesciences, con sede en San Diego, California. La PCR digital muestra una sensibilidad del 91,3% y una especificidad del 97,7% para la detección de Streptococcus pneumonia, la bacteria responsable de la neumonía.
- La microfluídica permite la manipulación de muestras biológicas líquidas a escala micrométrica. Esta tecnología ofrece desarrollos dramáticos para los procesos de análisis biológico y cinco ventajas significativas: menos muestras y reactivos (volumen reducido al nanolitro), análisis en tiempo real, «automatización, que reduce los residuos asociados, miniaturización, que reduce las emisiones de gases de efecto invernadero relacionadas con el transporte, y reciclaje de materiales, que reduce los costos y los residuos asociados», dijo Muhammad Saqib Sohail, investigador en ingeniería electrónica e informática de la Universidad de Hong Kong de Ciencia y Tecnología, Hong Kong.
- A su vez, la digitalización de los datos de diagnóstico reduce la cantidad de papel y plástico necesarios para almacenar los resultados de las pruebas. Esto reduce el desperdicio y el consumo de energía: una reducción del 30-50% en el consumo de papel y una reducción de hasta el 30% en el consumo de energía asociado con el almacenamiento y la gestión de datos médicos.
20.07.2023
