Sopre no tubo, por favor. No futuro, o procedimento não será usado apenas pela polícia para verificar se há intoxicação por álcool, mas também para testar a condição de atletas e para pessoas que querem perder aquele peso extra. Um sensor desenvolvido por pesquisadores da ETH torna possível medir quando o corpo começa a queimar gordura com um bafômetro conveniente.

Os especialistas aconselham quem quer perder quilos extras a comer menos e se exercitar mais. Uma maneira é com o treinamento de resistência, durante o qual o corpo queima não apenas carboidratos, como açúcar, mas também gordo. Quando exatamente o corpo começa a queimar gordura agora pode ser determinado por análise, por exemplo, biomarcadores no sangue ou na urina. Cientistas da ETH Zurich e do University Hospital Zurich desenvolveram agora um método para o altamente conveniente, monitoramento em tempo real da lipólise, testando a exalação de uma pessoa durante o exercício.

“Ao queimar gordura, o corpo produz subprodutos que vão para o sangue, "explica Andreas Güntner, pós-doutorado no grupo da ETH Professor Sotiris Pratsinis. Nos alvéolos pulmonares, essas moléculas - principalmente as voláteis - entram no ar exalado pela pessoa. O mais volátil desses metabólitos lipídicos é a acetona. Güntner e seus colegas desenvolveram um pequeno sensor de gás que mede a presença dessa substância. O sensor é muito mais sensível do que os sensores anteriores:ele pode detectar uma única molécula de acetona em cem milhões de moléculas. Também mede acetona exclusivamente, portanto, os mais de 800 outros componentes voláteis conhecidos nas exalações não afetam a medição.

Principais diferenças individuais

Em colaboração com especialistas pulmonares do University Hospital Zurich liderado por Malcolm Kohler, Professor e Diretor do Departamento de Pneumologia, os pesquisadores testaram o funcionamento do sensor em voluntários enquanto se exercitavam. Os sujeitos do teste completaram uma sessão de uma hora e meia em uma bicicleta ergométrica com dois intervalos curtos. Os pesquisadores pediram que as cobaias soprassem em um tubo conectado ao sensor de acetona em intervalos regulares.

"Pudemos mostrar como a concentração de acetona nas exalações varia muito de pessoa para pessoa, "diz Güntner. A opinião científica costumava sustentar que os atletas só começam a queimar gordura após um certo período de esforço físico e ao atingir uma determinada frequência cardíaca, mas essa visão agora está desatualizada. As medições feitas pelos pesquisadores em Zurique mostraram que a lipólise em alguns assuntos de teste sim, na verdade, só comece no final da sessão de treinamento de uma hora e meia. Nos outros voluntários, as medições mostraram que seus corpos começaram a queimar gordura muito mais cedo.

As medições de controle mostraram que o novo método de medição se correlacionou bem com a concentração do biomarcador beta-hidroxibutirato no sangue dos sujeitos de teste. Esta análise de sangue é um dos métodos padrão atuais para monitorar a lipólise.

Interação com nanopartículas

O sensor desenvolvido pelos cientistas usa um chip revestido com uma película porosa de nanopartículas semicondutoras especiais. As partículas são trióxido de tungstênio que os pesquisadores implantaram com átomos individuais de silício.

O desenvolvimento do chip começou há sete anos, quando o professor Pratsinis da ETH e seus colegas descobriram que as nanopartículas de trióxido de tungstênio interagem com a acetona se os átomos das nanopartículas estiverem dispostos em uma determinada estrutura cristalina. A interação reduz a resistência elétrica do chip revestido com as nanopartículas, e este fenômeno pode então ser medido.

Originalmente, a ideia era usar o chip para diagnosticar diabetes, porque o ar exalado de pacientes com diabetes tipo 1 não tratado contém altas concentrações de acetona. Desde então, Contudo, os cientistas mostraram que o sensor é de fato sensível o suficiente para detectar as concentrações muito baixas de acetona nas exalações de uma pessoa durante o exercício.

O chip usado neste estudo é do tamanho de uma moeda de 1 centavo de euro, mas os pesquisadores estão trabalhando para refinar a tecnologia de medição para que isso seja possível com chips muito menores. O objetivo é oferecer o chip em um dispositivo de tamanho gerenciável. "Isso permitiria que atletas e pessoas que querem perder peso verifiquem por si mesmas quando seus corpos começam a queimar gordura para que possam otimizar seu regime de treinamento, "diz Güntner.

Barato, pequeno mas altamente sensível

Medições de acetona altamente sensíveis já eram possíveis com outros instrumentos, por exemplo espectrômetros de massa, que são grandes dispositivos de laboratório que custam várias centenas de milhares de francos suíços. Os pesquisadores estão usando esses instrumentos no estudo atual para verificar suas medições. Testes respiratórios de acetona portáteis também já existem, mas eles só podem ser usados ​​uma vez e levar vários minutos antes de mostrar os resultados. "Nossa tecnologia tem o principal benefício de ser barata, gerenciável e ainda assim altamente sensível - além de poder fazer medições em tempo real, "diz Güntner." Isso o torna adequado para o uso diário, enquanto se exercita em uma academia ou para quem está de dieta. "

Os cientistas agora planejam continuar desenvolvendo seu método de medição para que possam eventualmente comercializá-lo. Eles já têm um protótipo do instrumento. Os cientistas também estão trabalhando no desenvolvimento de sensores de gás para outras moléculas clinicamente relevantes em exalações, incluindo amônia para testar a função renal, isopreno para testar o metabolismo do colesterol e vários aldeídos para a detecção precoce do câncer de pulmão.