Por UOL Tilt em 27/01/2022
Pesquisadores brasileiros do CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais) desenvolveram um teste de covid-19 feito com detergente e papel para detectar o coronavírus. Coordenado pelos cientistas brasileiros Renato Sousa Lima e Murilo Santhiago, o estudo, compartilhado com exclusividade a Tilt, obteve resultados positivos de eficácia nos testes iniciais. O objetivo agora é explorar a viabilidade do uso da tecnologia em aplicações de diagnóstico clínico.
A equipe que projetou a novidade pertence ao Laboratório Nacional de Nanotecnologia (ramo que estuda partícula de um milionésimo de milímetro). A análise utiliza uma nanocamada de detergente (ou seja, mais de 50 mil vezes inferior ao diâmetro de um fio de cabelo) depositada sobre uma estrutura de papel queimado (pirolisado). É utilizado então o soro sanguíneo ou de saliva para identificar se a pessoa está ou não com a covid-19.
“O dispositivo foi arquitetado para ser simples, poder ser produzido em larga escala, portátil e de uso descomplicado”, destacam os pesquisadores. A criação teve 100% de acerto para um total de 12 amostras de soro testadas de pacientes, segundo os cientistas.
A ciência por trás do teste
O dispositivo que detecta a covid-19 é composto por uma pequena peça de vidro (aproximadamente, 5,5 cm x 2,5 cm) com um papel condutor de corrente elétrica, como você pode ver na imagem abaixo.
Os pesquisadores Lima e Santhiago utilizaram o Tween 20 (T20), um tipo de detergente usado em laboratório para diferentes funções científicas, depositado sobre o eletrodo de papel — que possibilita a geração das respostas elétricas. Os eletrodos são as sondas do dispositivo de testagem. Eles ajudam a identificar a contaminação ou não das pessoas.
Basta a adição de uma gota (100 a 300 microlitros) do T20 (detergente) na estrutura. É necessário também que esse conjunto de detecção seja utilizado com um equipamento capaz de fazer medições eletroquímicas — que pode ser portátil e controlado por um celular.
De acordo com os pesquisadores brasileiros, os resultados do teste podem ser obtidos em cerca de 30 minutos, após a coleta do soro. E a ideia, mediante aos novos testes em andamento no estudo, é que esse tempo seja reduzido.
A química da análise
O detergente usado no teste possui em sua estrutura química duas regiões:
- a primeira hidrofóbica (repele a água), que apresenta afinidade de interação com materiais apolares (qualidade daquilo que não tem polaridade, normalmente relacionado às moléculas orgânicas), como o papel condutor utilizado na análise.
- a segunda região do detergente é hidrofílica (atraída por moléculas de água), que interage com compostos polares.
Quando a gota da amostra com T20 é adicionada sobre o eletrodo, a parte hidrofóbica desse detergente interage diretamente com a superfície do papel (igualmente hidrofóbico) enquanto a parte hidrofílica do T20 fica exposta à gota do material humano.
São as reações químicas do condutor que geram dados de corrente elétrica — altos ou baixos— que são capazes de dar respostas ao sensor do dispositivo.
Nanocamada de T20 protege o eletrodo contra a contaminação por proteínas presentes em amostras biológicas como saliva e plasma sanguíneo. Representações desse fenômeno com a estrutura química do T20 (à esquerda) e com uma seta indicando a não deposição de proteínas sobre uma fibra de papel condutor revestida por T20 devido à barreira d’água formada (à direita).
Na presença de saliva ou soro, por exemplo, essa parte hidrofílica interage com a água presente na amostra em interações químicas denominadas pontes de hidrogênio. E isso forma uma espécie de “colchão d’água”, que impede que as proteínas presentes na amostra do paciente interfiram no eletrodo de papel, evitando a sua contaminação.
Além de proteger o eletrodo contra contaminação — especialmente de proteínas presentes no soro sanguíneo que podem influenciar nas medidas da análise — a nanocamada de T20 permite que uma parte do volume da gota da amostra penetre gradualmente nos poros do papel, como ilustra a figura abaixo.
Nanocamada de T20 possibilita a penetração da amostra pelos poros do papel, o que gera um aumento gradual na área de contato entre o eletrodo de papel.
Esse processo resulta em um aumento da área de contato entre a amostra e o eletrodo poroso de papel. Com isso, a resposta do dispositivo de testagem da covid-19 aumenta, contribuindo para reduzir os riscos de falsos negativos em diagnósticos clínicos.
Os detalhes da pesquisa foram publicados na publicação científica Applied Materials & Interfaces.
Desafios dos testes de covid-19
“Os maiores desafios para testes de rotina, mais especificamente testes em casa, são a coleta de amostra pelo próprio paciente, a possível contaminação dos eletrodos do dispositivo pela amostra do paciente e a estabilidade [do equipamento], dizem Lima e Santhiago.
A contaminação dos eletrodos é ruim porque a resposta elétrica passa a ser menor porque há interferência de outras proteínas do soro sanguíneo, que não possuem qualquer correlação com a covid-19. A baixa corrente elétrica, no caso, é gerada não devido à presença de anticorpos da covid-19, mas de outras coisas interferentes presentes no soro.
Com os resultados animadores, esse obstáculo da contaminação dos eletrodos acabou sendo solucionado com o novo dispositivo, segundo Lima e Santhiago. A tecnologia projetada acaba sendo mais eficaz assim contra falsos negativos/positivos.
“Acreditamos que a combinação dessas inovações irá resultar nos próximos meses em uma plataforma altamente promissora para análises no nosso dia a dia com baixo custo”, ressaltam Lima e Santhiago.
Variantes da covid-19 e influenza
Vale destacar que o dispositivo ainda não foi testado com as novas variantes do coronavírus — como a ômicron. No entanto, a expectativa dos cientistas é grande para que ele também funcione com as mais recentes.
Se tudo der certo, o teste projetado pode ser adaptado para o diagnóstico clínico de outras doenças, como a Influenza, malária, cólera e até alguns tipos de câncer.
“Acreditamos que será possível sim, uma vez que a plataforma de papel com o recobrimento nanométrico permanece a mesma. O que podemos mudar com certa facilidade é o elemento de reconhecimento, nesse caso, um elemento biológico que reconhecerá a nova variante bem como outras doenças. Esse é o grande avanço dessa nanotecnologia”, concluem os entrevistados.
