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Pequenas partículas magnéticas produzem sinal óptico que pode ser usado para detectar rapidamente patógenos

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

quinta-feira, 31 agosto 2023 12:05

Áreas

Bacteriologia. Biologia. Biomedicina. Biotecnologia. Diagnóstico. Doenças Infecciosas. Física Médica. Imunologia. Microbiologia. Toxicologia. Vigilância Sanitária.

A obtenção dos resultados de um exame de sangue pode levar de um dia a uma semana, dependendo do objetivo do teste. O mesmo se aplica aos testes de poluição da água e contaminação de alimentos. E na maioria dos casos, o tempo de espera tem a ver com etapas demoradas no processamento e análise de amostras.

Mas, recentemente, engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) identificaram uma nova assinatura óptica em uma classe amplamente utilizada de partículas magnéticas, que poderia ser usada para detectar rapidamente contaminantes em uma variedade de testes de diagnóstico. Por exemplo, a equipe mostrou que a assinatura poderia ser usada para detectar sinais do contaminante alimentar Salmonella.

As chamadas Dynabeads são partículas magnéticas microscópicas que podem ser revestidas com anticorpos que se ligam a moléculas alvo, como um patógeno específico. Dynabeads são normalmente usadas em experimentos nos quais são misturadas em soluções para capturar moléculas de interesse. Mas a partir daí, os cientistas têm de tomar medidas adicionais e demoradas para confirmar que as moléculas estão realmente presentes e ligadas às partículas.

A equipe do MIT encontrou uma maneira mais rápida de confirmar a presença de patógenos ligados às Dynabeads usando tecnologia óptica, especificamente, espectroscopia Raman. Esta técnica óptica identifica moléculas específicas com base na sua ‘assinatura Raman’, ou na forma única como uma molécula dispersa a luz.

Os pesquisadores descobriram que Dynabeads têm uma assinatura Raman incomumente forte que pode ser facilmente detectada, muito parecida com uma etiqueta fluorescente. Eles descobriram que essa assinatura pode funcionar como um ‘repórter’. Se detectado, o sinal pode servir como uma confirmação rápida, em menos de um segundo, de que um patógeno alvo está de fato presente em uma determinada amostra. A equipe está atualmente trabalhando para desenvolver um dispositivo portátil para detectar rapidamente uma variedade de patógenos bacterianos. Os resultados foram publicados na revista científica Journal of Raman Spectroscopy.

“Esta técnica seria útil numa situação em que um médico está tentando descobrir a origem de uma infecção, a fim de informar melhor a prescrição de antibióticos, bem como para a detecção de agentes patogênicos conhecidos em alimentos e água”, disse Marissa McDonald, coautora do estudo e estudante de pós-graduação do Programa Harvard-MIT em Ciências e Tecnologia da Saúde. “Além disso, esperamos que esta abordagem acabe por levar à expansão do acesso a diagnósticos avançados em ambientes com recursos limitados”, destacou a doutoranda.

Testes Iniciais

Como demonstração prática, os pesquisadores misturaram Dynabeads em frascos de água contaminada com Salmonella. Eles então isolaram magneticamente essas partículas em lâminas de microscópio e mediram a maneira como a luz se espalhava pelo fluido quando exposta à luz laser. Em meio segundo, eles detectaram rapidamente a assinatura Raman das Dynabeads – uma confirmação de que as Dynabeads e, por inferência, a Salmonella, estavam presentes no fluido.

“Isso é algo que pode ser usado para dar rapidamente uma resposta positiva ou negativa: existe contaminante ou não?”, disse a Dra. Loza Tadesse, professora de Engenharia Mecânica do MIT.

A nova técnica da equipe é significativamente mais rápida do que os métodos convencionais e utiliza elementos que poderiam ser adaptados em formatos menores e mais portáteis – um objetivo pelo qual os pesquisadores estão trabalhando atualmente. A abordagem também é altamente versátil.

“Salmonella é a prova de conceito. Você poderia adquirir Dynabeads com anticorpos E. coli e a mesma coisa aconteceria: ele se ligaria à bactéria e seríamos capazes de detectar a assinatura Dynabead porque o sinal é super forte”, concluiu a Dra. Loza Tadesse.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

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

Fonte: Jennifer Chu, MIT News. Imagem: partículas Dynabeads (em cinza) interagindo com a bactéria Salmonella (em verde). Em destaque, os anticorpos em forma de Y revestindo as Dynabeads. Fonte: Divulgação, MIT.

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