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.

O novo autocolante de suor confortável adapta-se aos braços dos pequenos recém-nascidos e é suave para a sua pele frágil. Um bebê saudável modela o dispositivo vestível. Crédito: Northwestern University / University of Hawaii em Mānoa
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.
Desafios na coleta de suor
A doença genética que encurta a vida mais comum, a fibrose cística afeta um em cada 3.300 nascimentos nos Estados Unidos e 70.000 pessoas em todo o mundo. Resultados promissores dependem totalmente do diagnóstico precoce. Como a doença ataca o sistema digestivo, os pacientes podem ficar gravemente desnutridos se não receberem tratamento logo após o nascimento.
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”.
Colaboração inesperada
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.
Um adesivo de suor usado no corpo após 30 minutos de coleta. As câmaras violetas
contêm o ensaio colorimétrico e a câmara azul é uma amostra de controle
para análise. Crédito: TR Ray et al., Science Translational Medicine (2021)
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."
Resultados em tempo real
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."
Adicionando alegria à clínica
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."