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Sensor óptico brasileiro permite medição de glicemia de forma mais rápida

Publicado em: 02/12/2019 08:05 | Atualizado em: 02/12/2019 09:52

 (Foto: Dênio Simões/Esp. CB/D.A Press)
Foto: Dênio Simões/Esp. CB/D.A Press
A descoberta do diabetes demanda mudanças nos hábitos, incluindo o monitoramento afinado da glicose. Essa é uma área que desperta interesse de pesquisadores, que buscam soluções tecnológicas que facilitem o dia a dia de quem tem a doença. Pensando nisso, cientistas do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e da Universidade Federal de Goiás (UFG) criaram um sensor óptico de baixo custo, capaz de medir a glicemia de forma não invasiva por meio de amostras de sangue ou de urina.

O biossensor foi desenvolvido a partir da combinação de um polímero sintético, biodegradável e solúvel em água - o poliálcool vinílico (PVA) - e folhas de grafeno em escala nanométrica, com tamanho de 2 a 3 nanômetros (cada nanômetro corresponde a um milionésimo de milímetro). Esses pontos de grafeno têm propriedades ópticas e eletrônicas e são fluorescentes, característica que funciona como indicativo de complicações metabólicas.

Bruno Manzolli, coordenador-geral do projeto e pesquisador colaborador do ITA, resume a solução tecnológica: "Trata-se de um material polimérico fibroso, em escala pequena, preparado a partir de ácido cítrico. O material funciona como um sensor óptico que analisa o sangue e a urina do paciente a partir de um sistema de %u2018escaneamento%u2019 do material biológico".

O ácido comum em frutas foi usado na criação das nanopartículas de grafeno para deixá-las estabilizadas em soluções aquosas, como as amostras biológicas.

Como o material do dispositivo é nanofibroso, ele apresenta uma área superficial grande, que facilita a imobilização da enzima glucoseoxidase em sua superfície. Uma vez imobilizada, a enzima reage com moléculas de glicose presentes na amostra de urina ou no sangue colhido do diabético. A reação resulta na liberação de peróxido de hidrogênio (H2O2), que, segundo Manzolli, "suprime a fluorescência dos pontos quânticos de grafeno".

Dessa forma, quanto mais glicose na amostra colhida, menor será a fluorescência informada no dispositivo médico. "Por consequência, ao monitorar a intensidade da fluorescência do material, é possível conseguir quantificar a concentração do nível de glicose", resume o também professor da Universidade Brasil, câmpus São Paulo.

Manzolli chama a atenção, ainda, para o fato de o novo modelo diferir de outros biossensores por ter sido produzido a partir de "rotas verdes". "Dispensamos o uso de solventes orgânicos e empregamos materiais solúveis em água, biodegradáveis e não tóxicos. Em breve, os pacientes diabéticos poderão contar com um dispositivo bem menos invasivo, mais prático para a utilização no dia a dia e, dessa forma, mais efetivo para a detecção da glicose", aposta.

Divulgada recentemente na revista Materials Today: Proceedings, a pesquisa contou com o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). Segundo Manzolli, as próximas etapas da pesquisa serão focadas na validação do potencial para aplicação em amostras biológicas.

*Estagiária sob supervisão de Carmen Souza

Monitor personalizado
Usando a tecnologia de impressão 3D, uma equipe de pesquisadores, liderada por Arda Gozen e Yuehe Lin, da Escola de Engenharia Mecânica e de Materiais da Washington State University (WSU), nos Estados Unidos, desenvolveu um monitor de glicose com estabilidade e sensibilidade muito melhores do que as fabricadas pelos métodos tradicionais. "Nosso sensor será usado como um dispositivo vestível para substituir picadas dolorosas nos dedos. Como essa é uma técnica não invasiva e sem agulha para monitoramento de glicose, será mais fácil para monitoramento de glicose em crianças", explicou Yuehe Lin.

De acordo com os cientistas envolvidos no projeto, a novidade pode garantir melhores modelos de supervisão de glicose, de acordo com o perfil biológico de cada doente. "Por usar impressão 3D, o sistema é mais personalizável. Em outras palavras, esse tipo de tecnologia pode permitir a fabricação de biossensores especificamente para o paciente", destacou Arda Gozen.

Os pesquisadores usaram um método chamado DIW, que envolve a impressão de tintas a partir de bicos de impressoras para criar designs complexos e precisos em pequenas escalas, imprimindo um material em nanoescala para criar eletrodos flexíveis. A técnica desenvolvida pela equipe da WSU permitiu uma aplicação precisa do material, resultando em uma superfície uniforme, o que aumentou a sensibilidade do sensor.

Segundo os pesquisadores, os sensores impressos em 3D se saíram melhor ao captar sinais de glicose do que os produzidos tradicionalmente. Especialistas têm trabalhado para desenvolver eletrônicos flexíveis e vestíveis que possam se adaptar à pele dos pacientes e monitorar a glicose a partir da análise de fluidos corporais. Porém, para construir esses sensores, os fabricantes utilizam métodos como a fotolitografia ou serigrafia, que possuem desvantagens como, por exemplo, a necessidade do uso de produtos químicos nocivos e o alto valor monetário gasto para o processamento deles além do desperdício, o que os torna quase inviáveis de ser utilizados.

"Como a impressão 3D usa apenas a quantidade de material necessária, também há menos desperdício no processo do que os métodos de fabricação tradicionais, o que reduz o custo financeiro", explicou Gozen.

A partir de agora, o foco da pesquisa, publicada na revista acadêmica Analytica Chimica Acta, consiste em integrar os sensores a um sistema empacotado que possa ser usado como um dispositivo vestível para monitoramento de glicose a longo prazo."Para uso em larga escala, os biossensores impressos precisarão ser integrados aos componentes eletrônicos em uma plataforma vestível. Os fabricantes poderão utilizar os mesmos bicos de impressora 3D usados para imprimir os sensores eletrônicos e outros componentes de um dispositivo vestível, ajudando a consolidar os processos de fabricação e a reduzir ainda mais os custos", acrescentou Arda.
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