Em 2008, um contaminante escapou das salvaguardas de qualidade na indústria farmacêutica e se infiltrou em uma grande parte do suprimento do popular anticoagulante heparina, adoecendo centenas e matando cerca de 100 nos EUA

Foi necessária uma equipe de pesquisadores liderada pela Food and Drug Administration dos EUA para confirmar o contaminante, uma toxina estruturalmente semelhante à heparina que foi rastreada até um fornecedor chinês. Mas a detecção da impureza exigiu "um tremendo esforço por parte dos grandes rebatedores do mundo da química, "disse Jason Dwyer, professor associado de química da Universidade de Rhode Island.

Depois de quase oito anos de pesquisa, Dwyer desenvolveu um método mais simples e rápido para detectar a impureza na heparina, junto com a criação de um processo que poderia ter benefícios mais amplos. Sua pesquisa foi divulgada hoje no prestigioso jornal online Nature Communications , parte do conjunto de periódicos da editora Nature.

“Existem testes muito mais sofisticados e caros para detectar a impureza, "disse Dwyer, da Providência, R.I. "O que fomos capazes de fazer é - de uma forma muito barata e rápida - tirar heparina digital e dizer quando há um contaminante nela."

A pesquisa, "Pesquisando Nanoporos de Nitreto de Silício para Garantia de Qualidade de Glicômica e Heparina, "também poderia ser usado para analisar toda a classe de moléculas à qual a heparina pertence, com amplo uso em diagnósticos biomédicos, produtos farmacêuticos e sensoriamento ambiental. Os estudos mais amplos de Dwyer sobre açúcares foram reforçados em julho por US $ 318, 000 bolsa da National Science Foundation.

Por exemplo, Dwyer disse, a nova técnica de detecção pode servir como uma ferramenta de garantia de qualidade em toda a indústria farmacêutica, especialmente com um impulso maior para desenvolver mais medicamentos à base de açúcar, como a heparina. "Os açúcares são extremamente importantes, "disse Dwyer, cujas pesquisas no passado obtiveram publicação em periódicos de alto nível Natureza e Ciência . "Eles são como as bactérias se comunicam entre si. Eles são como vamos projetar uma série de novos medicamentos. Portanto, precisamos de novas ferramentas para analisar os açúcares."

Para desenvolver a nova técnica de detecção, Dwyer recorreu a um método de detecção comprovado no sequenciamento de DNA e proteínas. O sensor consiste em um orifício, ou nanopore, menos de um milésimo da espessura de um cabelo humano, sentado em uma membrana que é ainda mais fina, e testa substâncias no menor nível detectável - uma única molécula.

Enquanto o sensor, um nanoporo de nitreto de silício de estado sólido, funcionou bem para o DNA, teve que ser refeito para moléculas de açúcar, que são muito mais complexos, disse Dwyer, cujo grupo foi um dos primeiros a se concentrar em açúcares.

A partir de 2010, o projeto desenvolvido em conjunto com outros trabalhos da equipe de Dwyer. Demorou anos para fabricar e ajustar dispositivos, refinar o nanopore e evitar o entupimento da abertura. "Um bom número de alunos trabalhou neste projeto ao longo dos anos, "Dwyer disse." Nós não cedemos. Batemos nossas cabeças contra a parede por um período de tempo e percebemos que precisávamos fazer uma boa quantidade de trabalho fundamental antes que pudéssemos chegar ao ponto de detecção. "

Um problema inesperado foi resolvido por Buddini Karawdeniya, autora principal do artigo, que concluiu seu doutorado em química na URI na primavera. Quando ela tentou executar moléculas de açúcar através do nanopore, eles foram para trás. "Em 1996, as pessoas descobriram como o DNA poderia ser detectado com um nanopore, "Dwyer disse." Houve algumas esquisitices, mas funcionou da maneira que era esperado. Os açúcares logo de cara não agiram como esperado. Então, Buddini teve que olhar para o que havia sido feito por 20 anos, mas saiba que ela teve que começar de novo em algum nível. "

Com a crise de 2008, pesquisadores conseguiram identificar e detectar o contaminante sulfato de condroitina supersulfatado, que era quase idêntica à heparina. Usando o nanopore ajustado, A pesquisa de Dwyer analisou ambas as amostras, determinou que os sinais que eles geraram eram 99 por cento idênticos, e desenvolveram técnicas de análise para usar a diferença de 1 por cento para detectar a impureza de forma confiável.

"O teste que elaboramos leva cerca de 20 minutos, " ele disse, "e funciona em concentrações clinicamente relevantes."

O objetivo é tornar a detecção da impureza ainda mais rápida, para minutos e segundos. Ao mesmo tempo, o dispositivo terá que ser adaptado para um usuário comercial que pode não ter a experiência de um pesquisador em um laboratório de desenvolvimento de tecnologia. Também, a ferramenta teria que funcionar com precisão em um ambiente menos controlado.

"É aqui que a pesquisa começa a fazer a transição para o desenvolvimento, e começamos a refinar ainda mais as condições e os dispositivos, "Dwyer disse." Muitas vezes, a descoberta é a parte mais fácil. Refiná-lo para o usuário final leva tempo. "

O nanopore que saiu da pesquisa com heparina foi projetado com isso em mente. Ele usa tecnologia semelhante à encontrada em quase todos os produtos eletrônicos de consumo, disse Dwyer, então já existe uma indústria pronta para produzir os sensores em larga escala.

“Procuramos sempre pensar no mercado consumidor, "disse ele." O que fazemos no laboratório é uma coisa - e é uma coisa vital - mas como o traduzimos para o mundo real? "