Biossensores para a medicina - feitos no Brasil

Os biossensores são pequenos instrumentos capazes de detectar moléculas biológicas. O segredo está em torná-los sensíveis a moléculas indicadoras de doenças.
[Imagem: Léo Ramos Chaves/Revista Pesquisa FAPESP]

Sensores biológicos

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 sensores podem se tornar aparelhos portáteis e baratos, semelhantes aos utilizados na medição das taxas de glicose no sangue.

Essa tecnologia está atraindo cada vez mais a atenção de grupos de pesquisadores 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 da USP em São Carlos (SP) que, desde 2010, trabalham no desenvolvimento de um conjunto de sensores capazes de identificar sinais biológicos indicadores de diversas doenças.

Caso se mostrem eficazes nos próximos estágios de avaliação, esses aparelhos poderão se tornar uma alternativa aos exames realizados em laboratórios de análises clínicas, sendo usados no próprio consultório médico 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, detectam o câncer de próstata pela urina e ainda poderão detectar mutações genéticas danosas e até mesmo ajudar a melhorar o desempenho de atletas de ponta.

Um dos sensores desenvolvidos pelo grupo do Instituto de Física de São Carlos.
[Imagem: Léo Ramos Chaves/Revista Pesquisa FAPESP]

Exame rápido de dengue

Um dos biossensores médicos em estágio mais avançado de desenvolvimento na USP é o de diagnóstico da dengue. 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, o grupo formado pelos físicos Nirton Cristi, Alessandra Figueiredo, Valtencir Zucolotto e 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.

Sensor de dengue criado pela equipe da UFPR.
[Imagem: Léo Ramos Chaves/Revista Pesquisa FAPESP]

Balança de quartzo

Já Maria Rita Sierakowski e Cleverton Pirich, da Universidade Federal do Paraná (UFPR), estão usando uma abordagem distinta para atingir o mesmo objetivo. Eles criaram um sensor 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 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," explicou Maria Rita.

Como a tecnologia de detecção usada nesses dois biossensores pode ser usada para detectar diferentes biomoléculas, as equipes esperam produzir toda uma família de biossensores para detectar eventos biológicos específicos, indicadores de uma série de doenças.