Ítem
Acceso Abierto
A new in vitro pre-clinical method for testing SARS-CoV-2 nasopharyngeal swabs
Título de la revista
Autores
Orjuela-Garzón, Ian Camilo
Fernández-Calderón, Inés María
Ayala, María de los Ángeles
Rodríguez Soto, María Alejandra
Pérez-Cualtán, Camilo Eduardo
Castro-Paez, Camila Irene
Cruz, Juan C.
Muñoz-Camargo, Carolina
Navarro, Javier
Cabrera, Rodrigo
Fecha
2025-05-08
Directores
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Resumen
La pandemia por SARS-CoV-2 puso de manifiesto la importancia crítica del hisopado nasofaríngeo para la detección y el control de la transmisión viral, así como la necesidad de evaluar la eficiencia de los hisopos ante la escasez global de suministros médicos. Los métodos tradicionales de evaluación preclínica suelen simplificar en exceso la anatomía nasofaríngea y las propiedades del moco, lo que limita la representatividad de los resultados. En este estudio se presenta un modelo preclínico in vitro innovador que emplea una cavidad nasofaríngea impresa en 3D, reconstruida a partir de imágenes de tomografía computarizada, y recubierta con un hidrogel SISMA que simula las propiedades de la mucosa. El modelo utiliza resinas flexibles y rígidas para reproducir las características del tejido blando y óseo, respectivamente. Se comparó el desempeño de hisopos experimentales tipo Heicon, fabricados por moldeo por inyección, con hisopos convencionales de nylon flocado, evaluando la capacidad de recolección y liberación de muestra. Los resultados mostraron una mayor eficiencia de liberación del hidrogel SISMA por parte de los hisopos Heicon, mientras que ambos tipos de hisopos presentaron valores de umbral de ciclo más bajos en el modelo tubular, indicativos de una mayor recuperación de carga viral. Los análisis mediante RT-qPCR confirmaron estas diferencias y validaron el uso del hidrogel como equivalente de mucosa. En conjunto, los hallazgos respaldan el uso de este modelo nasofaríngeo como una herramienta más realista para optimizar el diseño de hisopos y mejorar la fiabilidad de los ensayos de detección viral.
Abstract
The SARS-CoV-2 pandemic underscored the critical role of nasopharyngeal swabbing in virus detection and containment. The urgency for mass production of swabs highlighted the necessity to evaluate their efficiency against the global shortage of medical supplies. Traditional pre-clinical swab testing methods often overlook the complexities of the nasopharyngeal anatomy and mucus properties. This study introduces an innovative in vitro pre-clinical model using a 3D-printed nasopharyngeal cavity lined with a mucus-mimicking SISMA hydrogel, to generate a novel assessment protocol for nasopharyngeal swab efficiency. Reconstructing nasopharyngeal anatomy from CT images, the model used flexible and rigid resins to simulate soft tissue and bone properties. Our evaluation compared the sample collection and release performance of experimental Heicon-type injection-molded swabs and conventional nylon flocked swabs. The Heicon swabs exhibited superior SISMA release efficiency, compared to the standard tubular model. Both swab types demonstrated lower cycle threshold (Ct) values in the tubular model, indicative of higher viral load retrievals. RT-qPCR results confirmed these differences and validated the hydrogel’s suitability as a mucosa equivalent. The findings support using our nasopharyngeal model, which better simulates clinical conditions, potentially improving swab design and the reliability of viral detection assays.
Palabras clave
SARS-CoV-2 , Hisopado nasofaríngeo , Diagnóstico viral , Modelos in vitro , Impresión 3D , Hidrogel SISMA , RT-qPCR , Diseño de dispositivos médicos , Evaluación preclínica
Keywords
Pre-clinical model , Nasopharyngeal swabs , In vitro testing , SARS-CoV-2 , Yellow fever
