BERKELEY, Califórnia — Um novo desenvolvimento tecnológico pode revolucionar o mundo do diagnóstico médico: um biossensor que transforma câmeras de smartphones em poderosas ferramentas de diagnóstico. Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Berkeley, criaram um dispositivo capaz de identificar proteínas de doenças com mais de 100 vezes a sensibilidade de testes rápidos existentes e que usa o conhecido efeito das manchas de café como base para seu funcionamento.
A tecnologia de diagnóstico inovadora
O novo biossensor tem a capacidade de detectar proteínas de doenças em concentrações incrivelmente baixas usando apenas uma amostra líquida pequena e uma foto tirada pelo smartphone. Para condições críticas como a sepsis, que anualmente leva à morte cerca de 20% dos pacientes no mundo, essa sensibilidade aprimorada pode significar a diferença entre a vida e a morte.
Com os testes atuais, muitas vezes há uma perda da janela crítica para o tratamento eficaz. Segundo os pesquisadores em seu artigo publicado na Nature Communications, “iniciar a administração de antibióticos apenas uma hora antes pode aumentar a chance de sobrevivência em 7,6%.” Isso ressalta a importância de detectar doenças precocemente.
Inspirados pelo efeito das manchas de café
A equipe em Berkeley focou em um fenômeno cotidiano comumente ignorado: as manchas de café. Quando uma bebida quente seca, as partículas se concentram nas bordas, formando essas manchas teimosas. Os cientistas perceberam que poderiam utilizar esse efeito para amplificar marcadores de doenças nas amostras.
“Pensamos que esse poderia ser um método interessante para aumentar a sensibilidade de um sensor”, explica Kamyar Behrouzi, coautor do estudo. O sistema funciona em duas etapas: primeiro, uma amostra seca em uma membrana especialmente projetada, concentrando as proteínas da doença em um padrão de anel. Depois, gotas contendo nanopartículas de ouro se ligam a essas proteínas, formando padrões visíveis que podem ser analisados pela IA em uma foto tirada com o smartphone.
Análise rápida com IA
O processo completo leva menos de 12 minutos, e a inteligência artificial analisa as fotos tiradas, distinguindo entre diferentes doenças com notável precisão. De acordo com Liwei Lin, coautor do estudo, “sabíamos que esquemas populares de aprendizado de máquina têm sido usados para analisar e distinguir várias imagens, incluindo aquelas para aplicações médicas.” Assim, a câmera do smartphone se tornou uma ferramenta útil para obter resultados de sensoriamento melhorados.
Sensibilidade comprovada em testes de laboratório
Os testes laboratoriais mostraram níveis de sensibilidade notáveis. Para o antigeno específico de próstata (PSA), o teste alcançou um limite de detecção de 3 picogramas por mililitro, cerca de 30 vezes melhor do que os testes ELISA atualmente utilizados em hospitais. Quanto à detecção de proteínas do COVID-19, a sensibilidade superou os testes rápidos em mais de 100 vezes.
A detecção de sepsis também foi impressionante, com o teste identificando biomarcadores de procalcitonina em concentrações presentes apenas algumas horas após o início da infecção, quando métodos rápidos geralmente falham.
A tecnologia acessível e de baixa complexidade
Diferentemente dos métodos de diagnóstico existentes, que requerem equipamentos laboratoriais caros e técnicos treinados, o novo biossensor apenas precisa de um smartphone. Os pesquisadores projetaram o sistema para ser acessível, ainda que não tenham fornecido informações específicas sobre os custos.
A solução de nanopartículas de ouro, o componente mais sensível, permanece estável por cerca de seis meses quando armazenada a 4°C. A equipe desenvolveu um kit de testes completo utilizando componentes impressos em 3D e um elemento de aquecimento a bateria para acelerar a evaporação.
O futuro desta tecnologia promissora
Embora os resultados laboratoriais sejam promissores, a tecnologia ainda precisa passar por uma validação clínica extensa e obter a aprovação regulatória antes de estar disponível ao público. Os autores reconhecem que diferentes proteínas exigem otimização individual e que a qualidade dos anticorpos comerciais pode afetar a consistência do desempenho do sistema.
A expectativa é de que, em um futuro próximo, esse biossensor possa ser utilizado em ambientes de baixo recurso, permitindo a detecção precoce de problemas de saúde sem a necessidade de equipamentos caros ou volumosos.
O desenvolvimento dessa tecnologia representa um avanço significativo na forma como doenças podem ser detectadas e tratadas, potencialmente salvando muitas vidas em todo o mundo.
