p (Phys.org) —O diagnóstico precoce é fundamental no tratamento da doença de Lyme. Contudo, quase um quarto dos pacientes com doença de Lyme são inicialmente diagnosticados erroneamente porque os testes sorológicos atualmente disponíveis têm baixa sensibilidade e especificidade durante os estágios iniciais da infecção. Pacientes mal diagnosticados podem não ser tratados e, assim, progredir para a doença de Lyme em estágio avançado, onde enfrentam tratamentos mais longos e invasivos, bem como sintomas persistentes. p Os testes existentes avaliam a presença de anticorpos contra proteínas bacterianas, que levam semanas para se formar após a infecção inicial e persistem após o desaparecimento da infecção. Agora, uma técnica inspirada na nanotecnologia desenvolvida por pesquisadores da Universidade da Pensilvânia pode levar a diagnósticos que podem detectar o próprio organismo.

p O estudo foi conduzido pelo professor A. T. Charlie Johnson, do Departamento de Física e Astronomia da Escola de Artes e Ciências da Penn, juntamente com o estudante de graduação Mitchell Lerner, a pesquisadora de graduação Jennifer Dailey e a colega de pós-doutorado Brett R. Goldsmith, toda a Física. Eles colaboraram com Dustin Brisson, um professor assistente de biologia que forneceu à equipe conhecimentos sobre a bactéria.

p Sua pesquisa foi publicada na revista Biossensores e bioeletrônica .

p "Quando você está inicialmente infectado com a bactéria da doença de Lyme, você não desenvolve anticorpos por muitos dias a algumas semanas, "Disse Johnson." Muitas pessoas vão ao médico antes que os anticorpos se desenvolvam, levando a resultados negativos do teste sorológico. E depois de uma infecção inicial, você ainda vai ter esses anticorpos, portanto, usar esses diagnósticos sorológicos não deixará claro se você ainda está infectado ou não depois de ter sido tratado com antibióticos. "

p A ideia da equipe de pesquisa era inverter o processo, usando anticorpos produzidos em laboratório para detectar a presença de proteínas do organismo. Esta é uma extensão do trabalho anterior do laboratório de Johnson, conectando outras estruturas biológicas, como receptores olfativos e DNA, para dispositivos baseados em nanotubos de carbono.

p Nanotubos de carbono, redes enroladas de átomos de carbono, são altamente condutores e sensíveis à carga elétrica, tornando-os componentes promissores de dispositivos eletrônicos em nanoescala. Ao anexar diferentes estruturas biológicas ao exterior dos nanotubos, eles podem funcionar como biossensores altamente específicos. Quando a estrutura anexada se liga a uma molécula, a carga dessa molécula pode afetar a condução elétrica do nanotubo, que pode ser parte de um circuito elétrico como um fio. Tal dispositivo pode, portanto, fornecer uma leitura eletrônica da presença, ou mesmo concentração, de uma molécula particular.

p Para obter o sinal elétrico desses nanotubos, a equipe primeiro os transformou em dispositivos transistores.

p "Primeiro, cultivamos esses nanotubos no que equivale a um grande chip usando um método de deposição de vapor, em seguida, faça as conexões elétricas essencialmente ao acaso, "Johnson disse." Nós então quebramos o chip e testamos todos os transistores de nanotubos individuais para ver qual funciona melhor. "

p Em seu experimento recente, A equipe de Johnson anexou anticorpos que se desenvolvem naturalmente na maioria dos animais infectados com a bactéria da doença de Lyme a esses transistores de nanotubos. Esses anticorpos se ligam naturalmente a um antígeno, nesse caso, uma proteína na bactéria Lyme, como parte da resposta imunológica do corpo.

p “Temos um processo químico que nos permite conectar qualquer proteína a nanotubos de carbono. Nanotubos são muito estáveis, portanto, temos um composto muito reativo que se liga ao nanotubo e também tem um grupo de ácido carboxílico na outra extremidade. Para bioquímicos, fazer com que qualquer tipo de proteína se ligue a um grupo de ácido carboxílico é apenas uma brincadeira de criança neste ponto, e trabalhamos com eles para aprender como realizar essa química na parede lateral dos nanotubos. "

p Depois de usar microscopia de força atômica para mostrar que os anticorpos haviam de fato se ligado ao exterior de seus transistores de nanotubos, os pesquisadores os testaram eletricamente para obter uma leitura de linha de base. Eles então colocaram os nanotubos em soluções que continham diferentes concentrações da proteína alvo da bactéria Lyme.

p "Quando lavamos a solução e testamos os transistores de nanotubos novamente, a mudança no que medimos nos diz que quanto do antígeno se ligou, "Disse Johnson." E nós vemos a relação que esperamos ver, em que quanto mais antígeno havia na solução, quanto maior for a mudança no sinal. "

p A menor concentração que os dispositivos de nanotubos puderam detectar foi de quatro nanogramas de proteína por mililitro de solução.

p "Esta sensibilidade é mais do que suficiente para detectar a bactéria da doença de Lyme no sangue de pacientes infectados recentemente e pode ser suficiente para detectar a bactéria em fluidos de pacientes que receberam tratamento inadequado, "Brisson disse.

p "Nós realmente queremos que a proteína que estamos procurando detectar se ligue o mais próximo possível do nanotubo, já que é isso que aumenta a força do sinal elétrico, "Disse Johnson." Desenvolvendo um menor, versão mínima do anticorpo - o que chamamos de fragmento variável de cadeia única - seria o próximo passo.

p "Com base em nosso trabalho anterior com fragmentos variáveis ​​de cadeia única de outros anticorpos, isso provavelmente tornaria tal dispositivo cerca de mil vezes mais sensível. "

p Os pesquisadores sugeriram que, dada a flexibilidade de sua técnica para anexar diferentes estruturas biológicas, eventuais ferramentas de diagnóstico podem incorporar vários anticorpos, cada um detectando uma proteína diferente da bactéria Lyme. Tal configuração melhoraria a precisão e reduziria a possibilidade de diagnósticos falso-positivos.

p "Se fizéssemos esse tipo de teste no sangue de uma pessoa agora, Contudo, diríamos que a pessoa tem a doença, "Disse Johnson." O primeiro pensamento é que se você detectar qualquer proteína proveniente do organismo Lyme em seu sangue, você está infectado e deve receber tratamento imediatamente. "