Novo chip com múltiplos sensores realiza análises clínicas em grande escala com mais rapidez
Ideia é que, futuramente, o dispositivo seja colocado em equipamentos portáteis destinados a analisar amostras químicas e biológicas Matéria: Júlio Bernar
Um pequeno chip dotado de mais de uma centena de sensores, capaz de analisar com rapidez várias amostras químicas e biológicas simultaneamente, foi desenvolvido por pesquisadores brasileiros, com colaboração internacional. Testado em laboratório, o dispositivo teve sucesso ao monitorar células cancerosas, detectar um marcador do vírus Mpox (causador de uma doença zoonótica) e analisar amostras que simulavam urina.
A ideia dos pesquisadores é que o chip seja aplicado em aparelhagens portáteis para análises clínicas em grande escala e feitas em menor tempo. A pesquisa é descrita em artigo publicado na revista científica ACS Sensors.
“A tecnologia soluciona um problema antigo da área de sensores eletroquímicos: a dificuldade de concentrar muitos sensores em um único chip sem aumentar a complexidade de operação do sistema”, afirma o pesquisador Renato Lima, do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), uma Organização Social (OS) supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) e líder da pesquisa. “O dispositivo reúne num chip, com dimensões de 75×35 milímetros, mais de 100 sensores microscópicos que funcionam de maneira integrada”, relata o professor Osvaldo Novais de Oliveira Junior, do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP, um dos pesquisadores envolvidos no projeto.
“A inovação está no modo como esses sensores operam: eles alternam suas funções durante os testes, o que permite reduzir drasticamente a quantidade de conexões elétricas necessárias”, enfatiza o pesquisador do IFSC. “Essa simplificação torna o chip mais compacto e fácil de produzir, além de diminuir o custo de cada sensor.”
Múltiplas funcionalidades
De acordo com o professor Oliveira Junior, na pesquisa, o chip foi usado para monitorar a proliferação de células cancerosas, para detectar um biomarcador do vírus Mpox, e medir níveis de fosfato em amostras que simulam a urina humana. “Ou seja, o chip pode ter múltiplas funcionalidades, desde que a camada ativa de sensoriamento seja adaptada para as substâncias a serem detectadas ou monitoradas”, destaca.
O pesquisador observa que o principal objetivo do trabalho era reduzir o tempo de análise em exames clínicos e monitoramento, empregando um chip que analisa dezenas de amostras ao mesmo tempo. “Demonstramos que os sensores podem ser usados com um equipamento portátil, que mede propriedades eletroquímicas das amostras”, aponta. “Entretanto, outras técnicas de detecção podem ser usadas, inclusive com análise de imagens dos chips, empregando aprendizado de máquina para o diagnóstico.”
“Em nosso trabalho, demonstramos em escala de laboratório que é possível produzir os chips”, afirma Oliveira Junior. “Para que sejam produzidos em grande escala, é necessário um grande investimento em engenharia de dispositivos para desenvolver procedimentos que permitam a fabricação de centenas ou milhares de chips, com resultados reprodutíveis.”
Segundo o professor Oliveira Junior, embora conceitualmente não haja dificuldade, a certificação de dispositivos para testes clínicos só ocorre com tais resultados. “Esse tipo de investimento só faz sentido se houver empresas ou laboratórios de análises clínicas interessados em colocar os testes no mercado”, conclui. O trabalho foi realizado numa parceria entre o CNPEM, o IFSC e a Universidade do Colorado, nos Estados Unidos.
Participaram do trabalho os pesquisadores Bruna Hryniewicz, Flávio Shimizu e Karl Clinckspoor, do CNPEM; Gabriela Zoia, do CNPEM e Escola de Engenharia Química da Universidade de Campinas (Unicamp); Bruna Bragantin Gabriel Pimentel, Pedro da Silva e Paula Corsato, do CNPEM e do Instituto de Química da Unicamp; Thiago Martins, do IFSC; Juliana Costa e Murilo Santhiago, do CNPEM e da Universidade Federal do ABC (UFABC); Charles Henry, da Universidade do Colorado (EUA); Osvaldo Novais de Oliveira Junior, do IFSC, e Renato Lima, do CNPEM.
O artigo Switchable Electrode-Enabled High-Density Two-Dimensional Chips: A Simple, Generalizable Approach to Yield High-Throughput Electrochemical Analyses foi publicado na revista científica ACS Sensors e pode ser lido aqui.
Matéria: Júlio Bernardes | Jornal da USP.