Notícia

Nanotecnologia aplicada a papel condutor e detergente pode viabilizar novos dispositivos de diagnóstico clínico

Fonte

CNPEM | Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais

Data

quarta-feira, 2 fevereiro 2022 06:10

Áreas

Diagnóstico. Nanotecnologia.

Uma fina camada de detergente – na verdade, uma nanocamada, mais de 50.000 vezes inferior ao diâmetro de um fio de cabelo – depositada sobre uma estrutura de papel queimado (pirolisado), materiais simples e de baixo custo mas que, quando manipulados e analisados com os mais avançados recursos da nanotecnologia, geraram inovação na área de análises químicas.

Um estudo do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), coordenado pelos pesquisadores Dr. Renato Sousa Lima e Dr. Murilo Santhiago e publicado na revista científica ACS Applied Materials & Interfaces, demonstrou que essa inusitada combinação de materiais é promissora para solucionar um grande obstáculo no desenvolvimento de biossensores eletroquímicos para análise de amostras biológicas complexas, como plasma e soro sanguíneos: impedir a incrustação de proteínas (contidas nesse tipo de amostra) nos eletrodos dos dispositivos de diagnóstico. Esse fenômeno é responsável pela perda de precisão clínica das medidas de referência, levando a falsos positivos e falsos negativos.

O papel pirolisado já vinha sendo usado como eletrodo poroso em experimentos do CNPEM com sensores projetados para monitoramento ambiental. O material se revelou promissor para aplicações voltadas a detectar contaminações de água por fosfato. O pesquisador Renato Sousa Lima explicou que as amostras usadas nesse estudo permitem detecção mais rápida e são usualmente menos complexas que os fluidos biológicos, de modo que os eletrodos estão menos sujeitos à perda de desempenho pelo problema da incrustação.

Ainda assim, o método criado no CNPEM possibilitou um ganho de sensibilidade de 33 vezes em relação ao uso tradicional do eletrodo, contribuindo para um monitoramento ambiental eficiente (baixas concentrações de elementos tóxicos podem ser detectadas) a partir de materiais abundantes e de baixo custo.

Inovação em diagnósticos clínicos

Todas as estratégias de última geração descritas na literatura científica para superar o desafio da incrustação de eletrodos por proteínas em fluidos biológicos registram comprometimento da sensibilidade das medições ao longo do tempo. Diferentemente, o método proposto pelos pesquisadores do CNPEM gerou um resultado inverso.

“Essa nova abordagem leva a um aumento de 13 vezes na resposta do dispositivo (corrente elétrica gerada por reações eletroquímicas, ou seja, oxidação e redução) em relação às respostas originais após 1 h de exposição a plasma humano não processado”, revelou o Dr. Renato Lima. “Essas condições são muito severas e costumam gerar uma perda significativa da funcionalidade de sistemas convencionais. Surpreendentemente, o nosso método não apenas suportou tais condições, mas levou a um ganho da sensibilidade sendo, assim, promissor para diagnósticos precisos em amostras de soro e plasma”, continuou o pesquisador.

Os recursos de microscopia e espectroscopia do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) revelaram com precisão como a interação de uma gota de detergente de baixo custo, o Tween 20 (T20), é capaz de criar uma camada de 2 nanômetros de revestimento hidrofílico que impede a bioincrustração no papel pirolisado usado como eletrodo e, ao mesmo tempo, permite a penetração de amostras líquidas pelos poros do papel, ampliando a área de contato da amostra com o eletrodo e potencializando as reações eletroquímicas que se busca detectar.

“A taxa de penetração do líquido pelos poros do papel pode ser ajustada com outros tipos de nanorrevestimentos visando aplicações futuras na área da saúde, como já vem sendo estudado pelo grupo”, destacou o Dr. Murilo Santhiago.

A plataforma obteve 100% de sucesso no reconhecimento de anticorpos do vírus SARS-CoV-2 presentes em dezenas de amostras de soro humano, distinguindo em poucos minutos amostras de indivíduos saudáveis de infectados.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do CNPEM.

Fonte: Assessoria de Comunicação CNPEM. Imagem: Divulgação, CNPEM.

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