Do tamanho de um AirPods: tecnologia permite testes moleculares precisos em casa

Um novo dispositivo analítico de fluorescência, com tamanho similar a um estojo de AirPods, promete revolucionar a forma como testes moleculares rápidos e práticos podem ser realizados no ambiente doméstico. A tecnologia visa facilitar o acesso a diagnósticos importantes fora do ambiente laboratorial tradicional.

As inovações na área da tecnologia médica têm contribuído significativamente para a melhoria da saúde, ao tornar aspectos cruciais do cuidado, antes de difícil acesso, mais presentes no cotidiano. O monitoramento de sintomas e a triagem para diversas doenças, fora de laboratórios ou clínicas, conferem maior autonomia aos pacientes.

Nesse contexto, uma recente pesquisa da Universidade de Illinois tem se dedicado a oferecer uma solução prática para a questão de como um sistema de diagnóstico integral poderia operar fora dos limites de um laboratório.

A investigação foi conduzida por Han Keun Lee no laboratório do professor de engenharia elétrica e da computação Brian Cunningham, em parceria com o professor de bioengenharia Xing Wang. Os resultados do estudo foram divulgados no periódico IEEE Sensors Journal.

Lee, Cunningham, Wang e seus colaboradores apresentaram o design e a validação de um aparelho capaz de ler e comparar resultados de testes sensíveis para patógenos ou biomarcadores ligados ao câncer, tudo isso em um formato compacto que lembra um estojo de AirPods. O estudo, que tem potencial para democratizar o acesso à detecção precoce de doenças graves como o câncer, foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) e pelo Departamento de Assuntos de Veteranos dos EUA.

Desafios dos métodos de teste domésticos existentes

“Minha ambição é viabilizar a detecção de câncer em casa. Atualmente, identificar a doença frequentemente exige idas a hospitais e coleta de sangue”, explicou Lee, ressaltando que esses requisitos podem ser grandes obstáculos para um cuidado acessível e em tempo hábil. “Meu trabalho aqui é expandir o uso desses testes globalmente, para que as pessoas possam utilizá-los e ter melhor acesso a tecnologias de ponta.”

Muitos exames caseiros disponíveis atualmente funcionam de maneira semelhante aos testes de gravidez ou aos testes de antígeno para doenças infecciosas, como a COVID-19. Eles utilizam moléculas marcadas que geram uma linha visível quando a substância de interesse está presente na amostra, entregando um resultado binário, positivo ou negativo. Embora esses testes sejam relativamente baratos e fáceis de usar, sua sensibilidade pode ser limitada e eles geralmente fornecem apenas resultados qualitativos ou semiquantitativos.

Além disso, para cada novo patógeno ou molécula biológica de interesse, uma nova versão da tira de teste precisa ser especificamente desenvolvida.

Outra modalidade de teste, amplamente empregada em laboratórios, oferece maior precisão e capacidade quantitativa, baseando-se na medição de um corante fluorescente cujo sinal pode ser intensificado. Contudo, a maioria dos equipamentos existentes para ler sinais fluorescentes não é adequada para uso doméstico ou em locais de atendimento, pois são grandes, caros e, muitas vezes, exigem treinamento especializado para a operação correta.

Desenvolvimento de um leitor compacto para análises comparativas

“Há diversas formas de quantificar ensaios de fluorescência. Uma delas envolve o uso de uma câmera para registrar toda a área da reação, mas isso requer instrumentação complexa”, afirmou Lee.

“Tal abordagem se distanciava do nosso objetivo de criar algo portátil, pequeno e acessível. Optamos, então, por manter o fotodetector”, um componente mais simples que mede a intensidade da luz sem capturar informações espaciais.

Entretanto, a utilização de um único detector de luz apresenta suas próprias limitações, visto que não permite uma comparação clara entre a amostra testada e uma amostra de controle, que serviria como referência negativa.

Lee e seus colaboradores já haviam desenvolvido um aparelho compacto e intuitivo, o VPod, que conseguia detectar sinais de fluorescência, mas media apenas uma amostra por vez. A pesquisa atual apresenta o VPodDuo, uma versão aprimorada que possibilita um fluxo de trabalho de teste e controle pareado, permitindo a medição simultânea de ambas as amostras.

O VPodDuo, assim como seu antecessor, o VPod, também é apropriado para uso em pontos de atendimento ao paciente devido à sua compatibilidade com diversos formatos de ensaios moleculares. O aparelho é capaz de medir sinais de fluorescência verde emitidos por diferentes tipos de reagentes de detecção, o que permite que o mesmo leitor seja utilizado em testes para variados alvos.

A equipe de pesquisa conseguiu demonstrar que o VPodDuo pode detectar e quantificar com precisão material genético de vírus como Zika e HIV, da bactéria Staphylococcus aureus resistente à meticilina, e também marcadores genéticos humanos que sinalizam a possível presença de células cancerígenas.

Elaborando um fluxo de trabalho completo para diagnósticos

“Existe um ditado bem conhecido que afirma que a medicina é cega sem um diagnóstico”, comentou Lee. “O propósito dos testes realizados no ponto de atendimento não é necessariamente fornecer um diagnóstico definitivo, mas sim possibilitar exames mais frequentes, aumentando as chances de o paciente receber tratamento em tempo hábil.”

A versatilidade e a alta precisão do VPodDuo o qualificam como um equipamento científico de grande valor. Para que fosse prático em aplicações de atendimento direto ao paciente, o dispositivo precisava ser também portátil e de fácil utilização.

Lee e seus coautores projetaram o dispositivo para ser conectado sem fio a um aparelho móvel, desenvolveram um aplicativo com uma interface intuitiva para auxiliar na operação e interpretação dos resultados, e integraram medidas de segurança para evitar o uso indevido acidental. Todos esses recursos foram pensados para o objetivo principal de criar um fluxo de trabalho de testes no local de atendimento que possa ser empregado fora de laboratórios centralizados.

“Não se trata apenas de um teste individual para uso no local de atendimento, mas sim de todo o sistema”, enfatizou Lee. “Nossa intenção era abordar isso a partir de uma perspectiva de engenharia de sistemas para testes moleculares fluorescentes. Era para onde eu queria ir, para poder ajudar a levar todas essas excelentes tecnologias ao mundo e proporcionar benefícios reais.”