{"id":23667,"date":"2023-07-21T15:17:25","date_gmt":"2023-07-21T18:17:25","guid":{"rendered":"https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/?p=23667"},"modified":"2024-02-21T15:53:30","modified_gmt":"2024-02-21T18:53:30","slug":"biossensor-patenteado-pela-ufpr-utiliza-propriedades-opticas-para-testes-de-covid-19","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/biossensor-patenteado-pela-ufpr-utiliza-propriedades-opticas-para-testes-de-covid-19\/","title":{"rendered":"Biossensor patenteado pela UFPR utiliza propriedades \u00f3pticas para testes de covid-19"},"content":{"rendered":"
A pandemia de Covid-19 pegou o mundo de surpresa, a doen\u00e7a se espalhava rapidamente enquanto autoridades e cientistas buscavam meios de combater o v\u00edrus. No Brasil, at\u00e9 o fechamento dessa reportagem, a doen\u00e7a causou, segundo n\u00fameros oficiais, mais de 700 mil \u00f3bitos. Apesar do cen\u00e1rio ter mudado com a vacina\u00e7\u00e3o, o per\u00edodo de emerg\u00eancia mobilizou pesquisadores para o desenvolvimento de novas ferramentas para combater o v\u00edrus, dentre elas os modos de testagem foram essenciais.<\/p>\n
O que s\u00e3o biossensores? \n<\/strong>Os biossensores podem ser entendidos como um sistema de tr\u00eas elementos: um biorreceptor\u2014 que pode ser um ant\u00edgeno, um anticorpo, uma enzima e DNA\/RNA, por exemplo \u2014, um transdutor que converte um sinal bioqu\u00edmico em um sinal mensur\u00e1vel e uma unidade de processamento de sinal. Quando o material de an\u00e1lise interage com o biorreceptor, um sinal \u00e9 gerado, podendo ser representado de diferentes formas. Um dos exemplos mais famosos se trata do sensor de glicose oxidase, desenvolvido em 1962 pelos pesquisadores Clark e Lyons, que conseguia detectar a presen\u00e7a de glicose no sangue. Desde ent\u00e3o, a utiliza\u00e7\u00e3o de biossensores se expandiu, sendo utilizados desde pequenas detec\u00e7\u00f5es de mol\u00e9culas em explosivos, pesticidas e herbicidas, at\u00e9 a quantifica\u00e7\u00e3o de materiais de an\u00e1lise m\u00e9dica, como pequenas prote\u00ednas, v\u00edrus e pat\u00f3genos bacterianos.<\/p><\/blockquote>\n
Na UFPR dois grupos de cientistas se uniram na busca por um meio de testagem mais eficaz e barato, o que resultou na cria\u00e7\u00e3o de um biossensor \u00f3tico capaz de identificar se a pessoa est\u00e1 infectada com o v\u00edrus. O aparelho foi desenvolvido em parceria entre o Grupo de Pesquisa de Dispositivos Nanoestruturados (DiNE), do Departamento de F\u00edsica, e o N\u00facleo de Fixa\u00e7\u00e3o Biol\u00f3gica de Nitrog\u00eanio (NFN), do Departamento de Bioqu\u00edmica e Biologia Molecular, sendo capaz de identificar pequenas quantidades de anticorpos mostrando alta sensibilidade e reduzido risco de falsos-negativos.<\/p>\n
O aparelho experimental detecta apenas o anticorpo, o que impede seu uso depois da vacina\u00e7\u00e3o em massa, mas j\u00e1 est\u00e1 sendo adaptado para detectar o v\u00edrus diretamente. Segundo o professor Emanuel Maltempi, um dos pesquisadores que atua na patente, o biossensor poderia ter sido uma vantagem para testagens mais pr\u00e1ticas e r\u00e1pidas para detectar o v\u00edrus da Covid-19 durante a pandemia. \u201cSeria uma t\u00e9cnica muito barata que poderia ser usada at\u00e9 no consult\u00f3rio do m\u00e9dico com uma gota de sangue do dedo\u201d, afirma.<\/p>\n
Entenda o funcionamento do biossensor<\/h2>\n
O biossensor \u00e9 formado camada \u00e0 camada e tem como base o pol\u00edmero semicondutor F8T2, quando este tipo de material \u00e9 submetido a uma fonte de luz, ele emite um padr\u00e3o tamb\u00e9m luminoso conhecido pelos cientistas, uma caracter\u00edstica chamada fotoluminisc\u00eancia. A segunda camada \u00e9 formada por um biorreceptor, no caso um ant\u00edgeno que \u00e9 parte da prote\u00edna que forma o spike, ou espinho, que o v\u00edrus causador da Covid-19 utiliza para se ligar \u00e0 celula e introduzir nela seu material gen\u00e9tico, chamada de Dom\u00ednio de Liga\u00e7\u00e3o de Receptores (RBD na sigla em ingl\u00eas). Recebe ainda uma camada de um bloqueador de superf\u00edcie, chamado BSA, e, por fim, como uma \u00faltima camada, recebe o material colhido do paciente para a realiza\u00e7\u00e3o do teste.<\/p>\nPesquisadora Maiara de Jesus Bassi trabalha na deposi\u00e7\u00e3o do pol\u00edmero semicondutor F8T2 no biossensor<\/figcaption><\/figure>\n
Quando infectado, o corpo humano produz um anticorpo que se liga ao RBD do v\u00edrus para inativar essa prote\u00edna e impedir que o v\u00edrus entre em nossas c\u00e9lulas. \u00c9 este processo que ser\u00e1 reproduzido na superf\u00edcie do biossensor quando \u00e9 feito o exame com o material coletado de um paciente com covid-19.<\/p>\n
A pesquisadora Maiara de Jesus Bassi, que participou do desenvolvimento do aparelho, explica que quando acontece a liga\u00e7\u00e3o desse anticorpo ao RBD presente no sensor ocorre uma mudan\u00e7a detect\u00e1vel no padr\u00e3o luminoso emitido pelo pol\u00edmero F8T2, indicando que o paciente possui os anticorpos e portanto est\u00e1 infectado com o v\u00edrus. O papel do BSA \u00e9 garantir que apenas esse tipo de liga\u00e7\u00e3o ocorra. A pesquisadora explica que a detec\u00e7\u00e3o ocorre por meio de um aparelho de alta precis\u00e3o no laborat\u00f3rio, mas que no caso da fabrica\u00e7\u00e3o de testes em massa este seria um equipamento port\u00e1til.<\/p>\n
\u201cO espectro de fotoluminesc\u00eancia do F8T2 \u00e9 \u00fanico e muito caracter\u00edstico. Quando colocamos todas essas camadas em cima do F8T2 o espectro \u00e9 alterado. Isso significou, depois de muitos estudos, que essa altera\u00e7\u00e3o era devido a liga\u00e7\u00e3o RBD\/Anti-RBD. Ou seja, quando detectamos essa liga\u00e7\u00e3o significa que estamos conseguindo detectar soros humanos que tinham ou n\u00e3o anticorpos da covid-19\u201d, resume a pesquisadora.<\/p>\n
A efic\u00e1cia do biossensor foi testada com o acervo de soros humanos do NFN e foi poss\u00edvel identificar com seguran\u00e7a quais continham ou n\u00e3o anticorpos contra o v\u00edrus da Covid-19. Para Bassi, \u201cessa tecnologia surgiu como um princ\u00edpio alternativo de detec\u00e7\u00e3o poderosa e vers\u00e1til, com o potencial para superar muitas das limita\u00e7\u00f5es dos m\u00e9todos tradicionais, principalmente devido \u00e0 velocidade de an\u00e1lise e simplicidade de opera\u00e7\u00e3o\u201d.<\/p>\n
Possibilidade de produ\u00e7\u00e3o em massa \u00e9 uma das vantagens do novo aparelho<\/h2>\nPesquisadora Maritza Ara\u00fajo Todo Bom verifica quantidade de RBD, prote\u00edna presente no spike do v\u00edrus Sars-CoV-2, produzidos em bact\u00e9rias \ud835\ude0c. \ud835\ude24\ud835\ude30\ud835\ude2d\ud835\ude2a<\/figcaption><\/figure>\n
Uma das principais vantagens da inova\u00e7\u00e3o \u00e9 a simplicidade do processo de produ\u00e7\u00e3o que consiste basicamente na deposi\u00e7\u00e3o das camadas dos materiais em um substrato. Para a produ\u00e7\u00e3o em massa esse processo pode acontecer com a utiliza\u00e7\u00e3o de uma impressora, produzindo rapidamente uma grande quantidade de testes. Al\u00e9m disso, o produto final poderia ser pequeno, utilizando pouca mat\u00e9ria-prima e gerando poucos res\u00edduos.<\/p>\n
A produ\u00e7\u00e3o das mat\u00e9rias-primas tamb\u00e9m j\u00e1 \u00e9 dominada. A pesquisadora Maritza Ara\u00fajo Todo Bom, do NFN, explica que para produzir o RBD em grande quantidade \u00e9 extra\u00edda a parte espec\u00edfica do DNA do v\u00edrus que produz essa prote\u00edna. Esse material \u00e9 inserido em um plasm\u00eddeo, mol\u00e9cula circular de DNA que consegue se replicar de forma independente dentro de micro-organismos.<\/p>\n
Os pesquisadores ent\u00e3o inoculam bact\u00e9rias com esses plasm\u00eddeos, que passam a se reproduzir junto com elas, gerando uma grande quantidade de RBD. Depois as bact\u00e9rias s\u00e3o rompidas e o material coletado para a utiliza\u00e7\u00e3o no biossensor.<\/p>\n
Tecnologia poder\u00e1 ser adaptada para a detec\u00e7\u00e3o de outras doen\u00e7as<\/h2>\n
Os pesquisadores explicam que o sucesso do novo dispositivo abre caminho para que ele seja adaptado para detec\u00e7\u00e3o de outras infec\u00e7\u00f5es. Segundo Roman, \u201co biossensor apresentou alta sensibilidade, boa estabilidade e curto tempo de resposta, proporcionando uma perspectiva de sua aplica\u00e7\u00e3o para a detec\u00e7\u00e3o de outras doen\u00e7as infecciosas causadas por uma ampla gama de v\u00edrus\u201d. Outros projetos similares que utilizam a mesma tecnologia est\u00e3o sendo desenvolvidos com foco, al\u00e9m das doen\u00e7as virais, em doen\u00e7as bacterianas e outros tipos de anticorpos.<\/p>\n
A pesquisa tamb\u00e9m destacou o potencial de descobertas que podem surgir da interdisciplinaridade entre a \u00e1rea da f\u00edsica e da sa\u00fade \u201cEla nos permitiu ter uma vis\u00e3o mais ampla da ci\u00eancia para muito al\u00e9m da nossa especialidade. Al\u00e9m disso, este trabalho chegou \u00e0 sua excel\u00eancia por causa da dedica\u00e7\u00e3o de ambas as partes em entender o outro lado e desenvolver juntos algo inovador\u201d, ressalta Bassi.<\/p>\n
Por Thiago Fedacz e Rodrigo Choinski<\/h5>\n
\ud83d\udcd6 Publicado originalmente na Revista Ci\u00eancia UFPR (V. 6, n\u00ba 7, 2023).<\/h6>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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