Uma equipe de pesquisa liderada pela Northwestern University desenvolveu um novo adesivo montado na pele que absorve o suor e muda de cor para fornecer um diagnóstico preciso e de fácil leitura da fibrose cística em minutos.

Embora a medição dos níveis de cloreto no suor para diagnosticar a fibrose cística seja padrão, o "adesivo de suor" macio, flexível e parecido com a pele oferece um forte contraste com as tecnologias de diagnóstico atuais, que exigem um dispositivo rígido e volumoso com pulseira para coletar o suor.

Depois de desenvolver o adesivo de suor na Northwestern, os pesquisadores o validaram em estudos clínicos-piloto envolvendo pacientes com fibrose cística e voluntários saudáveis ​​no Centro de Fibrose Cística do Hospital Infantil Ann & Robert H. Lurie de Chicago. O adesivo mostrou desempenho aprimorado no volume de suor coletado e precisão equivalente às plataformas tradicionais.

Os resultados da pesquisa e do estudo serão publicados hoje, 31 de março, como artigo de capa na revista Science Translational Medicine .

Ao aderir suavemente ao corpo, o adesivo com milímetros de espessura faz contato direto, mas suave, com a pele sem adesivos agressivos. Isso não apenas torna o adesivo mais confortável e imperceptível para o usuário, como também permite que o adesivo colete 33% mais suor do que os métodos clínicos atuais. A alta taxa de coleta garante que um teste coletará consistentemente uma amostra grande o suficiente para fornecer um resultado preciso.

O adesivo também possui sensores colorimétricos integrados que detectam, medem e analisam a concentração de cloreto em tempo real usando uma câmera de smartphone, evitando a necessidade de equipamentos de laboratório caros e tempos de espera excruciantes. Isso abre possibilidades para testes fora dos hospitais em casa, o que poderia fornecer alívio aos pais em áreas rurais ou de poucos recursos, sem acesso a centros clínicos com ferramentas diagnósticas especializadas.

O pioneiro da eletrônica biointegrada John A. Rogers liderou o desenvolvimento do dispositivo. Rogers é o professor Louis Simpson e Kimberly Querrey de Ciência e Engenharia de Materiais, Engenharia Biomédica e Cirurgia Neurológica na Escola de Engenharia McCormick e Escola de Medicina Feinberg e diretor do Instituto Querrey Simpson de Bioeletrônica (QSIB). Tyler Ray, que era um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Rogers na época da pesquisa, é o primeiro autor do artigo. Ele agora é professor assistente de engenharia mecânica na Universidade do Havaí em Mānoa.

Todos os recém-nascidos são testados para fibrose cística nos primeiros dias de vida por meio de uma punção no calcanhar. Se a tela estiver anormal, os pediatras pedem um teste de suor para confirmar o diagnóstico. Durante o teste do suor, o bebê deve usar o dispositivo rígido com pulseira por até 30 minutos. Às vezes, bebês menores têm problemas para produzir suor suficiente para o teste. Outras vezes, o dispositivo de coleta de suor frouxo e mal ajustado é incapaz de coletar uma amostra grande o suficiente. Nestes casos, o bebê deve repetir o teste em uma data posterior, induzindo ansiedade e atrasando o tratamento.

"Alguns pais trazem seus bebês para teste e são mandados para casa sem um resultado confirmado porque o dispositivo não conseguiu coletar suor suficiente", disse a co-autora do estudo, Dra. Susanna McColley, especialista em fibrose cística e pneumologista pediátrica do Lurie Children's Hospital and Northwestern Medicine . “Eles vão para casa, sem saber se o bebê tem uma doença grave ou não, e o bebê ainda não pode começar o tratamento. Pode ser angustiante”.

Como ex-diretora do laboratório de química clínica da Lurie Children's, Shannon Haymond testemunhou esse cenário muitas vezes. Por causa do encaixe e vedação inadequados dos dispositivos de coleta rígidos nos braços de bebês pequenos, muitas famílias tiveram resultados e diagnósticos atrasados.

No outono de 2016, o laboratório Rogers introduziu um sensor flexível para a pele que pode coletar e analisar o suor em tempo real para monitoramento de saúde. Depois de ler o artigo, Haymond viu instantaneamente o potencial do novo dispositivo para fibrose cística.

"Muitos laboratórios encontraram problemas causados ​​pelos métodos de coleta atuais, tornando isso um foco frequente dos esforços de melhoria da qualidade", disse Haymond, coautor do estudo e vice-presidente de biologia computacional e diretor de espectrometria de massa da Lurie Children's. "Achei que os sensores de pele flexíveis poderiam simplificar o processo e melhorar os resultados da coleta. E como os adesivos de suor são descartáveis ​​e projetados para uso único, eles têm a vantagem adicional de prevenir infecções."

Ao construir recursos de detecção no adesivo, a equipe da Northwestern oferece potencial para um diagnóstico mais rápido. Os usuários podem simplesmente tirar uma foto do adesivo cheio de suor e transmiti-lo sem fio a uma clínica para uma análise rápida, aliviando os atrasos no diagnóstico e permitindo que os pacientes comecem o tratamento o mais rápido possível.

"O dispositivo usa uma rede de canais microfluídicos para coletar o suor diretamente da pele e encaminhá-lo para as câmaras para reagir com os reagentes químicos", disse Ray. "Esses reagentes causam uma mudança na cor que se correlaciona com o nível de concentração de cloreto. Ao coletar e analisar o suor no ponto de coleta, podemos permitir um diagnóstico precoce. Isso é crucial para prevenir complicações graves e melhorar os resultados dos pacientes em longo prazo."

Um pesquisador removendo o adesivo de suor da pele humana. O adesivo apresenta um design de várias camadas que se adapta à pele e coleta o suor sem vazar durante a remoção. Crédito: TR Ray et al., Science Translational Medicine (2021)

Monitoramento de rotina de qualquer lugar

Em seguida, a equipe acredita que seu adesivo de suor poderia ser usado para rastrear rotineiramente a saúde de pacientes com fibrose cística e avaliar como eles respondem ao tratamento. Se o adesivo detectar uma mudança nos níveis de cloreto, por exemplo, isso pode informar o plano de tratamento de um médico.

"Como este dispositivo não tem amarras, planejamos usá-lo além dos ambientes clínicos", disse o co-autor do estudo Roozbeh Ghaffari, professor associado de pesquisa de engenharia biomédica da Northwestern e diretor de pesquisa translacional do QSIB. "À luz desses novos recursos e da validação clínica adicional, os pacientes com fibrose cística recebendo tratamento poderiam algum dia usar o adesivo de suor em casa para rastrear seus sintomas e níveis de hidratação durante a vida diária."

Enquanto fazia os testes clínicos na Lurie Children's, o Dr. McColley percebeu o quanto as crianças adoravam os adesivos de suor, especialmente em comparação com os testes de suor tradicionais.

"As crianças adoram adesivos", disse ela. "Os adesivos de suor os fizeram sorrir e rir. É um dispositivo muito mais fácil, confortável e até divertido de usar."