Notícia

Novo sensor vestível detecta ainda mais compostos no suor humano

Caltech

Fonte

Caltech | Instituto de Tecnologia da Califórnia

Data

sexta-feira, 19 agosto 2022 06:35

Áreas

Bioeletrônica. Bioengenharia. Biologia. Bioquímica. Biotecnologia. Engenharia Biomédica.

Uma equipe de pesquisadores do Departamento de Engenharia Médica do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados Unidos, revelou um novo sensor vestível que pode detectar no suor humano até mesmo níveis mínimos de muitos nutrientes comuns e compostos biológicos que podem servir como indicadores da saúde humana.

A tecnologia do sensor foi desenvolvida no laboratório do Dr. Wei Gao, professor de Engenharia Médica e pesquisador do Heritage Medical Research Institute. Durante anos, a pesquisa do Dr. Wei Gao se concentrou em sensores vestíveis com aplicações médicas, e este último trabalho representa o desenvolvimento mais preciso e sensível até agora.

“Já fizemos sensores de suor vestíveis antes. Havia tantos biomarcadores que queríamos detectar, mas no passado não podíamos. Não havia uma boa solução”, destacou o professor.

O Dr. Wei Gao disse que as versões anteriores de seus sensores de suor dependiam de enzimas incorporadas neles para detectar um número limitado de compostos relevantes. Embora os anticorpos pudessem ser usados ​​em sensores para detectar mais compostos em baixas concentrações, essa técnica tinha uma grande limitação: os anticorpos no sensor só podiam ser usados ​​uma vez, o que significava que os sensores se degradariam.

A nova tecnologia de sensores inclui o que o professor Gao chama de polímeros de impressão molecular, que são como anticorpos artificiais reutilizáveis. Para imaginar como eles funcionam, pode ser imaginado um objeto hipotético com a forma de um sinal de mais. Se for derramada borracha de silicone sobre ele até a borracha endurecer e, em seguida, a borracha for destacada do objeto, o pedaço de borracha terá uma cavidade na forma do sinal mais. Apenas outros objetos com o mesmo tamanho e forma do sinal mais se encaixariam perfeitamente nessa cavidade.

Polímeros de impressão molecular funcionam da mesma maneira, mas em uma escala muito menor. Se for desejado um sensor que possa detectar, por exemplo, o aminoácido glutamina, prepara-se o polímero com as moléculas de glutamina dentro dele. Então, por meio de um processo químico, remove-se a glutamina e então será produzido um polímero com ‘cavidades’ que têm a forma exata da glutamina.

A inovação do professor Gao é combinar esse polímero especialmente formado com um material que pode ser oxidado ou reduzido sob uma tensão elétrica aplicada quando em contato com o suor humano. Enquanto esses orifícios em forma de glutamina estiverem abertos, o suor entra em contato com a camada interna do sensor e um sinal elétrico é gerado. Mas à medida que as moléculas de glutamina entram em contato com o polímero, elas deslizam para dentro das cavidades que foram feitas para elas.

À medida que esses orifícios são obstruídos com moléculas de glutamina, menos suor é capaz de entrar em contato com a camada interna e o sinal elétrico fica mais fraco. Ao monitorar esse sinal elétrico, os pesquisadores podem deduzir quanta glutamina está presente no suor. Mais glutamina significa um sinal mais fraco. Menos glutamina resulta em um sinal mais forte.

“Esta estratégia única nos permite detectar todos os nove aminoácidos essenciais e várias vitaminas. E nós podemos fazer isso continuamente”, destacou o professor Wei Gao.

E, ao contrário dos anticorpos, o polímero pode ser facilmente ‘limpo’ para reutilização através da aplicação de um sinal elétrico fraco que destrói a molécula alvo ou esvazia a cavidade em que estava.

A segunda inovação na pesquisa do Dr. Wei Gao é o uso de microfluídica, uma tecnologia que utiliza minúsculos canais com menos de um quarto de milímetro de largura para manipular pequenas quantidades de fluidos. A microfluídica permite que o sensor opere mesmo quando uma quantidade minúscula de suor estiver presente.

“Esse design microfluídico nos permite usar correntes muito pequenas. Podemos estimular de quatro a cinco horas de suor a partir de vários minutos de estimulação com dezenas de microamperes”, concluiu o pesquisador.

Até agora, a tecnologia do sensor funcionou em seres humanos em ambientes de laboratório. Em breve, os pesquisadores esperam realizar testes em humanos em larga escala.

Os resultados foram publicados na revista científica Nature Biomedical Engineering.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia da Califórnia (em inglês).

Fonte: Emily Velasco, Caltech. Imagem: Uma versão do sensor de suor: as grandes seções curvas são eletrodos que estimulam a produção de suor. Fonte: Caltech.

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