Pesquisadores da Universidade de Cambridge, em Cambridge, na Inglaterra, desenvolveram em parceria com a startup GlitterinTech um espectrômetro óptico convolucional miniaturizado que mede níveis de glicose no sangue sem o uso de agulhas. O dispositivo tem custo estimado de produção de US$ 10 (cerca de R$ 50) e teve os resultados destacados nesta sexta-feira (23).
O equipamento analisa a interação da luz com substâncias do corpo humano para monitorar biomarcadores indicadores biológicos que fornecem informações sobre o funcionamento do organismo sem perfurar a pele. “Essas demonstrações biomédicas são particularmente empolgantes”, afirmou Qixiang Cheng, professor da Universidade de Cambridge que liderou o estudo.
Funcionamento do espectrômetro convolucional de Cambridge
O espectrômetro óptico tradicional é um instrumento utilizado em laboratórios, na indústria e em pesquisas ambientais para identificar materiais ou estimar sua composição a partir da luz, mas esses aparelhos costumam ser caros e volumosos. Quando os engenheiros tentam diminuir o tamanho desses equipamentos pelos métodos convencionais, a redução das dimensões geralmente provoca perda de precisão ou encurtamento da faixa espectral de medição, o que limita a aplicação prática fora das bancadas de pesquisa.
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Para superar essa limitação física sem encarecer a peça, a equipe do Centre for Photonic Systems (Centro de Sistemas Fotônicos, núcleo de pesquisa do Departamento de Engenharia da Universidade de Cambridge) trabalhou ao lado da empresa GlitterinTech Limited, sediada em Xuzhou, na China, na criação do chamado espectrômetro convolucional. Em vez de separar fisicamente a luz em diferentes comprimentos de onda como fazem os aparelhos clássicos, o chip aplica o teorema da convolução diretamente no domínio óptico, utilizando uma cascata de componentes com respostas espectrais periódicas como interferômetros Mach-Zehnder desbalanceados ou ressonadores em microanel, estruturas microscópicas que filtram e modulam a luz combinada a transformadas rápidas de Fourier, um cálculo matemático que recupera os espectros luminosos sem exigir sistemas grandes ou processamento computacional pesado.
“A principal descoberta foi voltar à matemática e questionar se existia uma maneira fundamentalmente mais simples de obter espectros”, disse Chunhui Yao, pesquisador da Universidade de Cambridge e um dos principais autores do estudo, em comunicado divulgado pela instituição britânica. Segundo o pesquisador, a arquitetura adotada garante resistência a interferências externas e baixo custo de manufatura.
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Especificações técnicas e margem de erro do sensor de R$ 50
Construído sobre uma plataforma de integração fotônica de nitreto de silício material que conduz feixes luminosos em circuitos minúsculos com eletrônica embarcada, o componente tem potencial para ser integrado no futuro a relógios inteligentes e outros aparelhos vestíveis. Os parâmetros operacionais e os índices de erro médio absoluto (MAE, métrica estatística que calcula a diferença média entre o valor medido pelo aparelho e o valor de referência) registrados nos testes não invasivos estão detalhados abaixo:
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- Custo estimado de produção do sensor óptico: US$ 10 (cerca de R$ 50).
- Dimensões e tempo de resposta: apenas alguns centímetros de diâmetro, com amostragem e processamento de cada medição em menos de 1 segundo.
- Faixa espectral de operação: de 1200 a 1700 nanômetros (nm), operando no infravermelho próximo.
- Temperatura de funcionamento demonstrada: entre -20 °C e 80 °C.
- Erro médio absoluto para glicose sanguínea: 0,36 mmol/L (milimol por litro).
- Erro médio absoluto para lactato sanguíneo: 0,81 mmol/L.
- Erro médio absoluto para álcool no sangue: 1,70 mg/dL (miligrama por decilitro).
- Erro médio absoluto para umidade da pele: 2,49%.
Etapas da pesquisa e testes de laboratório com o chip óptico
Além das leituras biomédicas, os cientistas submeteram o dispositivo a baterias de testes químicos e industriais para verificar a capacidade de distinção de materiais e controle de qualidade. Os marcos do desenvolvimento científico e os resultados práticos obtidos pela equipe de engenharia incluem:
- Publicação do artigo científico intitulado “Optical convolutional spectrometer” na revista Nature Photonics em 15 de abril de 2026.
- Divulgação do comunicado oficial pela Universidade de Cambridge detalhando a arquitetura do chip espectrômetro em 8 de junho de 2026.
- Publicação das reportagens destacando o uso do sensor para medição de glicemia sem agulhas em 23 de outubro de 2026, às 16h24 (horário de Brasília).
- Classificação de amostras de plásticos, produtos farmacêuticos, café, farinha e chá em laboratório com 100% de taxa de acerto.
- Quantificação de concentrações de substâncias em soluções aquosas e orgânicas com precisão de cerca de 0,01%, índice que superou o desempenho de espectrômetros comerciais de bancada usados na comparação.
- Demonstração de acompanhamento prolongado de glicose sem coleta de sangue realizada inicialmente em um participante humano.
Validação clínica para pacientes com diabetes e chegada ao mercado
A leitura de glicose sem perfurar a pele atende diretamente pessoas com diabetes, que hoje dependem de punções nos dedos ou de sensores inseridos sob a pele para o controle diário do açúcar no sangue. “Este é um belo exemplo de como a engenharia elegante pode gerar um impacto real”, declarou Richard Penty, professor da Universidade de Cambridge e coautor do estudo, ao avaliar que a estrutura simples aliada ao desempenho elevado facilita a fabricação em escala e permite ampliar a capacidade de medição com a adição de componentes ópticos.
Os próprios pesquisadores alertam, contudo, que os índices alcançados em laboratório correspondem restritamente às amostras avaliadas e que os resultados para monitoramento de glicemia ainda são preliminares. Como o teste prolongado sem coleta de sangue ocorreu em apenas um voluntário, a tecnologia não pode substituir os métodos médicos atuais antes de passar por validações em grupos maiores de pessoas e sob diferentes condições de uso.
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A estimativa de US$ 10 (R$ 50) refere-se exclusivamente ao custo de produção do sensor óptico bruto, sem incluir despesas adicionais de fabricação do produto final, calibração, componentes eletrônicos externos e certificações sanitárias exigidas para equipamentos médicos. Até a publicação desta reportagem, não foram confirmados o prazo para a realização de testes clínicos em larga escala nem a data prevista para o lançamento comercial do dispositivo ao consumidor.
