Tecnologia Científica

O pesquisador da Caltech revela um sensor que detecta rapidamente o status, a gravidade e a imunidade da infecção por COVID-19
O portador do vírus pode se sentir perfeitamente bem e realizar suas atividades diárias - levar o vírus consigo para o trabalho, para a casa de um membro da família ou para reuniões públicas.
Por Emily Velasco - 02/10/2020


Quando conectado a componentes eletrônicos de suporte, o sensor pode transmitir dados sem fio para o telefone celular do usuário por meio de Bluetooth. Crédito: Caltech

Uma característica do vírus COVID-19 que o torna tão difícil de conter é que ele pode ser facilmente transmitido a outras pessoas por uma pessoa que ainda não apresentou quaisquer sinais de infecção. O portador do vírus pode se sentir perfeitamente bem e realizar suas atividades diárias - levar o vírus consigo para o trabalho, para a casa de um membro da família ou para reuniões públicas.

Uma parte crucial do esforço global para conter a propagação da pandemia, portanto, é o desenvolvimento de testes que podem identificar rapidamente infecções em pessoas que ainda não são sintomáticas.

Agora, os pesquisadores da Caltech desenvolveram um novo tipo de teste multiplexado (um teste que combina vários tipos de dados) com um sensor de baixo custo que pode permitir o diagnóstico caseiro de uma infecção por COVID através da análise rápida de pequenos volumes de saliva ou sangue , sem o envolvimento de um profissional médico, em menos de 10 minutos.

A pesquisa foi realizada no laboratório de Wei Gao , professor assistente do departamento de engenharia médica Andrew e Peggy Cherng. Anteriormente, Gao e sua equipe desenvolveram sensores sem fio que podem monitorar condições como gota, bem como níveis de estresse, por meio da detecção de níveis extremamente baixos de compostos específicos no sangue, saliva ou suor.

Os sensores de Gao são feitos de grafeno, uma forma de carbono semelhante a uma folha. Uma folha de plástico gravada com um laser gera uma estrutura de grafeno 3D com minúsculos poros. Esses poros criam uma grande área de superfície no sensor, o que o torna sensível o suficiente para detectar, com alta precisão, compostos que estão presentes apenas em pequenas quantidades. Nesse sensor, as estruturas de grafeno são acopladas a anticorpos, moléculas do sistema imunológico sensíveis a proteínas específicas, como as da superfície de um vírus COVID, por exemplo.

As versões anteriores do sensor eram impregnadas de anticorpos para o hormônio cortisol, que está associado ao estresse, e ácido úrico, que em altas concentrações causa gota. A nova versão do sensor, que Gao chamou de SARS-CoV-2 RapidPlex, contém anticorpos e proteínas que permitem detectar a presença do próprio vírus; anticorpos criados pelo corpo para combater o vírus; e marcadores químicos de inflamação, que indicam a gravidade da infecção por COVID-19.

"Nosso objetivo final é realmente o uso doméstico", diz ele. "No ano seguinte, planejamos enviá-los a indivíduos de alto risco para testes em casa. E, no futuro, esta plataforma pode ser modificada para outros tipos de testes de doenças infecciosas em casa."


“Esta é a única plataforma de telemedicina que vi que pode fornecer informações sobre a infecção em três tipos de dados com um único sensor”, diz Gao. "Em apenas alguns minutos, podemos verificar esses níveis simultaneamente, para termos uma visão completa sobre a infecção, incluindo infecção precoce, imunidade e gravidade."

As tecnologias de teste COVID estabelecidas geralmente levam horas ou até dias para produzir resultados. Essas tecnologias também exigem equipamentos caros e complicados, enquanto o sistema de Gao é simples e compacto.

Até agora, o dispositivo foi testado apenas em laboratório com um pequeno número de amostras de sangue e saliva obtidas para fins de pesquisa médica de indivíduos que tiveram resultado positivo ou negativo para COVID-19. Embora os resultados preliminares indiquem que o sensor é altamente preciso, um teste em larga escala com pacientes do mundo real, em vez de amostras de laboratório, deve ser realizado, adverte Gao, para determinar definitivamente sua precisão.

Com o estudo piloto agora concluído, Gao planeja testar quanto tempo os sensores duram com uso regular e começar a testá-los com pacientes COVID-19 hospitalizados. Após os testes no hospital, ele gostaria de estudar a adequação dos testes para uso doméstico. Após o teste, o dispositivo precisará receber aprovação regulamentar antes de estar disponível para uso generalizado em casa.

"Nosso objetivo final é realmente o uso doméstico", diz ele. "No ano seguinte, planejamos enviá-los a indivíduos de alto risco para testes em casa. E, no futuro, esta plataforma pode ser modificada para outros tipos de testes de doenças infecciosas em casa."

O artigo que descreve a pesquisa, intitulado " SARS-CoV-2 RapidPlex: Uma plataforma de telemedicina multiplexada baseada em grafeno para diagnóstico e monitoramento rápido e de baixo custo COVID-19 ", foi publicado online e aparecerá na edição de dezembro do jornal Matter . Os coautores são ex-bolsista de pós-doutorado em engenharia médica Rebeca M. Torrente-Rodríguez, estudantes de graduação em engenharia médica Heather Lukas, Jiaobing Tu (MS '20), Jihong Min (MS '19), Yiran Yang (MS '18) e Changhao Xu (MS '20); e Harry B. Rossiter do Harbor-UCLA Medical Center.

O financiamento da pesquisa foi fornecido pelo National Institutes of Health; o Programa de Pesquisa de Doenças Relacionadas ao Tabaco, uma agência estadual da Califórnia com foco na redução do uso do tabaco; o Instituto Merkin de Pesquisa Translacional; e o Translational Research Institute for Space Health.

 

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