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Biossensor verifica se há problema na taxa de glicose por meio de lágrimas

Desenvolvedores do dispositivo, que é acoplado a lentes de contato, planejam usá-lo na identificação de outros problemas de saúde, como o câncer

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postado em 17/04/2017 06:00 / atualizado em 17/04/2017 10:53

 

 

No diabete tipo um, mais de 90% das células que produzem insulina são destruídas de forma permanente. Pessoas com essa doença precisam acompanhar com rigor os níveis de glicose do corpo por meio de exames de sangue — um aparelho mede a taxa em amostras retiradas dos dedos — ou colocando um sensor na parte de trás do braço. Apesar da funcionalidade, ambas as soluções podem afastar os diabéticos pelos impactos na pele. Pesquisadores da Universidade Estadual de Oregon, nos Estados Unidos, trabalham na criação de um biossensor que não terá essa limitação. Implantado na lente de contato, o dispositivo alertará sobre complicações no corpo por meio de um app instalado em aparelhos celulares.

 

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O sensor foi desenvolvido com um material transparente e mede a glicose a partir de resíduos lacrimais presentes nos olhos.  “Esse monitoramento é um método não invasivo. Ajudará a controlar infusões de insulina. Não haverá, assim, a necessidade de inserir agulha sob a pele, e isso evitará riscos desnecessários de infecção ou irritação na pele”, ressalta Gustavo Henrique Albuquerque, o brasileiro é pós-doutorando em engenharia química na Universidade Estadual de Oregon e está sob orientação de Gregory Herman, um dos líderes do estudo.

Antes, os cientistas trabalharam em dois projetos que ajudaram na criação do biossensor. O primeiro foi um sensor de glicose flexível similar ao que é usado em testes de tiras de glicose, mas desenvolvido para ser colocado ao redor de um cateter. O segundo trabalho focou no desempenho eletrônico do óxido de zinco de índio-gálio (IGZO), usado em telas de smartphones. Os pesquisadores descobriram que as propriedades elétricas do IGZO poderiam ser controladas para mediar a concentração de glicose. “Em seguida, alavancamos nosso trabalho anterior para tornar os sensores totalmente transparentes com o objetivo de integrá-los em uma lente de contato”, conta Gustavo Albuquerque.O sensor funciona como um transistor — um semicondutor — que opera com o IGZO. Os criadores colocaram no dispositivo uma enzima glicose oxidase, que quebra a glicose, para ajudar o sensor a direcionar a procura pela glicose no resíduo lacrimal.  Quando a enzima entra em contato com o alvo, ela o oxida. Essa reação altera o pH no resíduo lacrimal, provocando uma corrente elétrica que flui através do transistor. “O sensor é bastante seletivo por causa da enzima e é sensível por conta do campo elétrico. Essa corrente elétrica vai variar proporcionalmente com a quantidade de glicose contida na lágrima”, explica Evandro Drigo da Silva, tecnólogo em sistemas biomédicos e pesquisador da Universidade de São Paulo.

De acordo com Evandro, que não participou da pesquisa, a resposta elétrica dessas reações gera o resultado do nível de glicose do paciente diabético. O novo desafio dos pesquisadores é fazer com que essa informação seja facilmente repassada ao usuário da lente de contato. “Planejamos colocar uma antena pequena no sensor para transferir os dados a um dispositivo móvel e usar um aplicativo para analisar os dados e informar ao paciente se há algum problema”, diz Gustavo Henrique Albuquerque.


Multiúso

Hoje, o biossensor consegue identificar a concentração de glicose e ácido úrico em níveis muito baixos. Os criadores acreditam, porém, que, quando a solução for aperfeiçoada, será possível usar o fluido lacrimal para uma variedade de biomarcadores que ajudem a identificar doenças oculares, cânceres e até mesmo a esclerose múltipla.

Segundo Evandro da Silva, o projeto é possível. O especialista acrescenta que o segredo está na funcionalização das moléculas acopladas ao sensor. “Por exemplo, se a intenção é procurar um vírus, poderemos usar o anticorpo específico do vírus no sensor para ele identificá-lo na lágrima”, ilustra. Segundo Gregory Herman, mais de 2.500 biossensores poderiam ser incorporados às lentes biossensitivas — cada um medindo uma função corporal distinta.

Fabiano Valias de Carvalho, coordenador da graduação em engenharia biomédica do Instituto Nacional Telecomunicações (Inatel), ressalta que há uma tendência em fazer com que a tecnologia passe a integrar o corpo humano. Mas, segundo ele, a complicação do biossensor norte-americano é o tipo de instrumento a que ele é acoplado, as lentes de contato. “Durante a noite, também é necessário medir a alteração nos índices de glicose. Mas os oftalmologistas não recomendam usar lentes nesse período. Os pesquisadores terão que tomar outra medida para verificar a glicose ou fazer lentes de um material de uso contínuo”, explica.

 
Imagens de dentro dos vasos sanguíneos

Para certas frequências de luz infravermelha de onda curta, a maioria dos tecidos biológicos fica tão transparente quanto o vidro. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, criaram pequenas partículas que emitem essa frequência. Quando puderem ser injetadas no corpo, acreditam, será possível ver imagens detalhadas de partes internas do organismo humano, como as finas redes dos vasos sanguíneos. A descoberta foi publicada na última edição da revista Biomedical Engineering.

Delaina Amos/divulgação
O novo método poderá, por exemplo, fazer imagens detalhadas que permitirão rastrear células sanguíneas individuais dentro das veias. Em um caso de tumor, o exame ajudará a estudar como se dá o padrão de fluxo sanguíneo à medida que a doença se desenvolve, facilitando o monitoramento da progressão do câncer e da capacidade de resposta aos fármacos utilizados. “Isso dará uma boa indicação de como os tratamentos estão funcionando, o que não é possível hoje”, ressalta Oliver Bruns, líder do estudo.

As imagens utilizando infravermelho com comprimentos de onda entre 700 e 900 nanômetros são amplamente utilizadas na ciência. Comprimentos de cerca de 1.000 a 2.000 nanômetros têm potencial para fornecer resultados ainda melhores, porque os tecidos corporais são mais transparentes a essa luz. Para trabalhar na nova solução, a equipe inspirou-se na emissão de luz de partículas chamadas quantum dots. São nanocristais feitos de materiais semicondutores que emitem luz cuja frequência pode ser ajustada precisamente, controlando o tamanho e a composição exatos das partículas. Ao desenvolver versões desses pontos quânticos, a equipe criou emissores de luz cujas emissões correspondiam às frequências de infravermelho das ondas curtas desejadas. Os quantum dots produzidos são tão brilhantes que suas emissões podem ser capturadas com tempos de exposição muito curtos, o que torna possível produzir imagens únicas e vídeos.

Dessa forma, eles conseguiram fazer um retrato dos órgãos internos de ratos acordados e em movimento. Usando outros métodos, é preciso anestesiar o animal para o procedimento. O procedimento, porém, ainda não pode ser usado em pessoas. “As aplicações iniciais seriam para pesquisas pré-clínicas em animais, já que os compostos contêm materiais que são improváveis de serem aprovados para uso em seres humanos”, diz Oliver Bruns. A equipe trabalha para aprimorar o método.

* Estagiária sob a supervisão de Carmen Souza

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