Portáteis e precisos,
dispositivos pretendem aprimorar diagnóstico de doenças infecciosas e genéticas
Avanços recentes no campo da
biologia molecular estão ampliando as possibilidades de uso de biossensores no
diagnóstico e na prevenção de doenças. Desenvolvidos com base em elementos de
reconhecimento biológico, como antígenos e anticorpos, esses dispositivos podem
se tornar aparelhos portáteis e baratos, semelhantes aos utilizados na medição
das taxas de glicose no sangue.
Amplamente usados em outros países,
os biossensores atraem cada vez mais a atenção de grupos de pesquisa
brasileiros, que nos últimos anos passaram a investir em dispositivos voltados
especificamente para a detecção de doenças infecciosas negligenciadas,
associadas à pobreza e à falta de saneamento básico.
É o caso dos pesquisadores do Grupo
de Nanomedicina e Nanotoxicologia do Instituto de Física de São Carlos da
Universidade de São Paulo (IFSC-USP). Desde 2010 eles trabalham no
desenvolvimento de um conjunto de sensores capazes de identificar sinais de
doenças diversas. Caso se mostrem eficazes nos próximos estágios de avaliação,
esses aparelhos podem se tornar uma alternativa aos exames realizados em
laboratórios de análises clínicas e ser usados em consultórios médicos ou por
agentes de saúde em visitas às residências de pessoas que vivem em regiões
remotas do País.
Nos Estados Unidos, os biossensores
há algum tempo estão sendo usados por médicos para acelerar os resultados de
exames ou no monitoramento das condições de saúde de indivíduos acometidos por
doenças como Aids e hepatite C. Em outras situações, ajudam a medir os níveis
de oxigênio ou álcool no sangue, como no caso de um biossensor flexível criado
por pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego.
Também os Institutos Nacionais de
Saúde (NIH) daquele país investem em pesquisas para a concepção de biossensores
médicos baseados em sistemas diversos, seja de atração química, correntes
elétricas, detecção de luz, entre outros.
No IFSC-USP, um dos biossensores
médicos em estágio mais avançado de desenvolvimento é o de diagnóstico da
dengue, doença que acomete 390 milhões de pessoas no mundo por ano, segundo a
Organização Mundial da Saúde (OMS). O dispositivo baseia-se na identificação
elétrica da proteína NS1, secretada pelo vírus na corrente sanguínea nos
primeiros dias após a infecção. Essa proteína, um antígeno, induz uma resposta
imune no organismo humano para produzir anticorpos contra ela. O problema é que
isso acontece somente após o quinto dia, o que dificulta a detecção precoce da
doença.
Para acelerar esse processo, os
físicos Nirton Cristi e Alessandra Figueiredo, sob coordenação do engenheiro de
materiais Valtencir Zucolotto e do físico Francisco Guimarães, desenvolveram um
sistema de diagnóstico da dengue com base na imunoglobulina IgY, anticorpo que
combate a NS1.
A IgY foi isolada de galinhas
inoculadas com NS1 e, em seguida, imobilizada em um eletrodo de ouro acoplado a
um circuito, sobre o qual há um fluxo constante de elétrons. A ideia é que o
exame seja feito por meio de uma gota de sangue sobre o dispositivo. Se houver
infecção, ao entrar em contato com a NS1, a imunoglobulina IgY altera o fluxo
de elétrons, produzindo um sinal que é registrado e processado por um software.
O resultado sai em até 20 minutos.
“Quanto maior a concentração de NS1
no eletrodo, mais intensa será a alteração do potencial elétrico”, explica
Nirton, hoje professor no Instituto de Ciência e Tecnologia da Universidade
Federal de São Paulo (Unifesp), em São José dos Campos. O projeto foi
desenvolvido com a empresa DNApta Biotecnologia, de São José do Rio Preto, que
compartilha os direitos da patente da tecnologia.
Por meio de uma abordagem distinta,
a professora Maria Rita Sierakowski e o doutorando Cleverton Luiz Pirich, do
grupo BioPol da Universidade Federal do Paraná (UFPR), criaram um
biodispositivo de detecção da NS1 baseado em uma microbalança de quartzo com
sensores piezoelétricos, capazes de gerar corrente elétrica quando deformados
por uma pressão mecânica.
O sistema foi desenvolvido em
colaboração com o Instituto de Química da USP. É composto por um cristal de
quartzo, um eletrodo de ouro revestido com polietilenimina e nanofilmes de
nanocristais de celulose bacteriana, modificados para reagir quimicamente ao
entrar em contato com a NS1, alterando os padrões de frequência e dissipação de
energia nos nanocristais. “Desse modo, quando uma amostra de soro contendo NS1
é colocada sobre o biossensor, é possível verificar, a partir de um software,
se a proteína se ligou à superfície do material por meio da detecção de
microvibrações mecânicas”, explica Maria Rita.
O biossensor para diagnóstico de
dengue integra uma série de outros dispositivos criados pelos pesquisadores de
São Carlos. Todos baseiam-se em sistemas eletroquímicos que alteram padrões de
sinais elétricos ao detectarem eventos biológicos específicos.
Leia a reportagem
em http://revistapesquisa.fapesp.br/2017/08/18/biossensores-na-medicina/?cat=tecnologia.
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