Uma empresa iniciante baseada em tecnologia licenciada da Duke University está procurando interromper uma parte de US $ 1 bilhão da indústria de diagnósticos de ponto de atendimento, aproveitando um recurso antes considerado um defeito - aspereza da superfície.

Muitos dispositivos de diagnóstico que capturam biomarcadores suspensos no sangue contam com moléculas fluorescentes para sua detecção. Embora esse método seja popular em diagnósticos usados ​​comercialmente, existem métodos alternativos e potencialmente mais poderosos. Esses métodos, Contudo, estão atualmente restritos a configurações de laboratório.

Um desses métodos usa materiais piezoelétricos - materiais que criam uma corrente elétrica quando tensionados ou vibrados e, por outro lado, vibrar quando conectado a uma corrente alternada. Como a frequência das vibrações muda quando as moléculas ficam presas à superfície, os pesquisadores podem capturar e detectar as proteínas ou anticorpos específicos que indicam uma determinada doença.

Os dispositivos piezoelétricos atuais dependem de práticas de fabricação precisas que produzem uma superfície perfeitamente lisa, já que a aspereza pode atrapalhar as medidas delicadas. Esta restrição, combinado com a necessidade de volumes de amostra relativamente grandes e requisitos extensos de controle ambiental, impediu que fossem adotados em diagnósticos clínicos, mesmo que eles tenham o potencial de se tornarem altamente sensíveis, ferramentas de diagnóstico portáteis.

Ao introduzir um tipo de rugosidade sob medida, Contudo, Zehra Parlak, um ex-pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Stefan Zauscher, o professor da família Sternberg de engenharia mecânica e ciência de materiais na Duke, acredita que encontrou uma solução melhor.

"Eu estava indo a entrevistas de emprego no verão passado, quando uma lâmpada acendeu na minha cabeça, "disse Zehra Parlak." Tenho trabalhado no conceito desde 2013, Só não vi o aplicativo comercial até aquele momento, e tenho trabalhado para desenvolver uma empresa em torno disso desde então. "

Apelidado de "Qatch Technologies, "o nome da empresa é uma reminiscência do cristal de quartzo usado em sua fabricação e do" fator de qualidade "que ele controla. A ideia de Parlak é introduzir minúsculos microcanais no dispositivo de detecção, multiplicando a área de superfície que os biomarcadores podem agarrar por 1000 vezes e mudando a forma como a vibração do cristal reage ao sangue.

A ideia é, claro, mais complicado do que parece. Os líquidos se acoplam ao detector de maneira diferente em microcanais do que quando simplesmente expostos na superfície do dispositivo. Ao invés de ser um obstáculo, Contudo, Parlak usou essa propriedade para projetar uma plataforma otimizada. Embora os detalhes estejam atualmente protegidos, o resultado é um dispositivo de diagnóstico sensível que é muito menor e mais robusto do que as opções atuais no mercado e requer apenas uma fração do sangue necessário para o teste.

A National Science Foundation (NSF) acredita que ela está no caminho certo, tendo premiado a Qatch Technologies e a Duke University com o prêmio Small Business Technology Transfer (STTR). Este ano, $ 225, 000 subsídio é destinado a alto risco, ideias de alta recompensa para financiar a solidificação da ideia e a formação de um plano de negócios.

Parlak também recebeu orientação e apoio de Jesko von Windheim, professor da prática de Empreendedorismo e Inovação Ambiental da Duke, e William Walker, Duke's Mattson Family Director of Entrepreneurial Ventures.

"O que diferencia nosso dispositivo de qualquer coisa feita antes é a maneira como esses sensores são fabricados - o material, o design e o tamanho, "disse Parlak." Ao acertar toda a física aplicada e modelagem, somos capazes de caracterizar volumes extremamente pequenos de líquido. "

A primeira aplicação que a Qatch Technologies irá abordar é a coagulação do sangue. Os pacientes que tomam anticoagulantes devem monitorar de perto o sangue para minimizar os riscos de hemorragia. Os cirurgiões que realizam cirurgias em estruturas de alto fluxo sanguíneo devem certificar-se de que o local coagulará antes de concluir o procedimento. Os testes atuais são rápidos, mas imprecisos devido à presença de células sanguíneas ou altamente precisos, mas lentos e mais invasivos devido ao processo necessário para remover essas células sanguíneas.

Os sensores da Qatch são especialmente adequados para esta aplicação. Os microcanais filtram automaticamente as células sanguíneas, deixando para trás apenas o plasma que fornece os resultados mais precisos. O líquido é puxado para os canais por meio de ação capilar, não precisando de nenhum tipo de bomba. Os resultados são obtidos simplesmente medindo a tensão gerada pelas vibrações do sensor, nenhuma ótica volumosa ou câmeras necessárias. E todo o teste requer apenas 1 microlitro de sangue - aproximadamente o tamanho de um cristal de sal comum - tornando o processo de obtenção de uma amostra tão simples quanto uma picada de dedo.

"O que torna a pesquisa da Qatch em sensores microfluídicos tão promissora é o potencial de unir a conveniência do teste de sangue total com a qualidade laboratorial dos testes baseados em plasma, "disse Ara Metjian, hematologista e professor assistente da Escola de Medicina da Universidade Duke, que estará ajudando a testar o novo dispositivo. "A oportunidade de impactar a saúde de milhões de pessoas de forma positiva é empolgante."

Depois de trabalhar com a coagulação do sangue, Parlak espera avançar para um campo mais amplo de detecção de biomarcadores para diagnóstico.

"Com a pequena quantidade de sangue necessária para esta tecnologia, é como procurar uma pessoa específica em um elevador em vez de um salão de banquetes gigante, "disse Zauscher, que é um co-inventor da tecnologia e vai liderar os esforços de pesquisa da bolsa STTR na Duke. "Esta é uma tecnologia de plataforma que poderia ser usada para detectar uma ampla variedade de doenças e condições. Todos os detalhes foram demonstrados em laboratório e são bem compreendidos por meio de modelos de computador. Esta bolsa ajudará Zehra a colocá-los juntos em uma palma de tamanho reduzido. "