Transistores à base de nanotubos de carbono detectam biomarcadores de câncer

Por Murilo Julião

Anticorpos (verde/vermelho) são covalentemente ligados a transistores de nanotubos de carbono, que servem como detectores de osteopontina (laranja/azul). A osteopontina é uma proteína biomarcadora indicativa de câncer de próstata, bem como de outros tipos de câncer. (Cortesia: Universidade da Pensilvânia)

           Transistores baseados em nanotubos de carbono poderão ser usados para detectar pequenas quantidades de biomarcadores de doenças, como: proteínas associadas ao câncer de próstata, segundo pesquisas realizadas nos EUA. No futuro, essa técnica poderá rivalizar com os métodos convencionais, quanto ao custo, sensibilidade e velocidade.

          As técnicas convencionais para detecção de proteínas baseiam-se normalmente em alguma forma de "imunoensaio", como o mais famoso deles: o ensaio imunoabsorvente de enzimas ligadas (ELISA). Esta técnica envolve a introdução de uma proteína de anticorpo modificado enzimáticamente numa quantidade desconhecida da molécula alvo ou proteína, conhecida como antígeno, permitindo a ligação entre eles. Os anticorpos que não reagem são removidos por lavagem, sobrando apenas os pares de anticorpo-antígeno.

          A reação geralmente pode ser detectada por uma alteração de cor da solução ou através de um sinal fluorescente. O grau de mudança de cor ou fluorescência depende do número de anticorpos modificados enzimáticamente presente, que por sua vez depende da concentração inicial de antígeno na amostra.

          Embora tais testes sejam rotineiramente utilizados em hospitais e clínicas, eles podem levar vários dias ou mesmo semanas para serem concluídos. São também caros, complicados de executar e podem detectar apenas uma proteína de cada vez.

Nanossensores e marcadores

          "Nossos sensores de nanotubos são relativamente simples quando comparados aos testes de ELISA", afirma Mitchell Lerner, membro da equipe da Universidade da Pensilvânia. "A detecção ocorre em poucos minutos, uma caixa com 2000 desses sensores custa cerca de R$ 100,00 ou R$ 0,50 centavos por sensor."

           Mais importante ainda, os sensores são muito mais sensíveis às proteínas-alvo em questão. De fato, os pesquisadores da Universidade da Pensilvânia mostraram que poderiam detectar um biomarcador de câncer de próstata chamado osteopontina (OPN) em 1 picograma/mL, o que é cerca de 1000 vezes menor do que os testes clínicos realizados por ELISA.

 

Detectando a doença de Lyme: anticorpos comercialmente disponíveis (centro) são ligados aos transistores de nanotubos de carbono. Os antígenos de Lyme (espirais amarelas/roxas) são capturados e detectados. (Cortesia: Universidade da Pensilvânia)

          A equipe, liderada por A.T. Charlie Johnson do Departamento de Física e Astronomia de Penn, sintetizou os sensores de nanotubos, anexando anticorpos ligantes de OPN aos transistores de nanotubos de carbono num chip de silício. Muitas proteínas no corpo se ligam muito fortemente à moléculas alvo específicas ou à proteínas e a OPN não é exceção. Quando o chip é imerso numa amostra teste, a OPN liga-se aos anticorpos, o que altera as características eletrônicas do transistor. Medidas de voltagem e corrente obtidas a partir de cada dispositivo permitiram que os pesquisadores pudessem medir com precisão a quantidade de OPN que havia na amostra.

Ligações fortes

          A técnica também pode ser usada para detectar uma série de outras doenças através da substituição superficial do anticorpo ligante de OPN por grupos funcionais sensíveis a diferentes biomarcadores, disse Lerner. Um biomarcador que os pesquisadores afirmaram ter detectado está relacionado à doença de Lyme. Também conseguiram detectar a bactéria salmonela, usando esse sensor.

          "Os sensores podem ser utilizados como ferramentas de diagnóstico que permitem aos médicos obter resultados de testes clínicos em tempo real para uma variedade de doenças", acrescenta Lerner. "Se pudéssemos integrar várias proteínas num único chip, poderíamos detectar centenas de proteínas biomarcadoras de doenças, simultaneamente, num único pequeno volume da amostra".