Os pesquisadores têm aproveitado as propriedades do papel para construir mais rapidamente, dispositivos mais baratos e portáteis para detecção de doenças infecciosas. Crédito:foto da Purdue University / Rebecca Wilcox
Quando um surto de HIV atingiu o condado rural de Scott em Indiana em 2015, o departamento de saúde com poucos funcionários foi sobrecarregado para confirmar casos em uma comunidade inteira com testes de laboratório que não são portáteis e podem levar semanas para retornar os resultados.
Isso significa que demorou mais de um ano para confirmar 235 casos de HIV na área. Até mesmo os testes caseiros de HIV atualmente exigem que uma pessoa espere alguns meses após uma possível infecção antes de se testar.
E se os pacientes pudessem se testar em casa de forma confiável e saber os resultados em minutos, após menos de algumas semanas de uma infecção?
Uma ferramenta de diagnóstico portátil feita de papel já tem essa velocidade e funcionaria não apenas para o HIV, mas muitas outras doenças infecciosas. Usá-lo seria como fazer seu próprio teste de gravidez.
Jacqueline Linnes, professor assistente de engenharia biomédica na Purdue University, vem desenvolvendo tecnologia com sua equipe que tornaria os testes de detecção de laboratório mais rápidos e portáteis, graças às propriedades inerentes do papel.
O primeiro dispositivo baseado em papel do laboratório de Linnes pode detectar ácidos nucléicos do HIV no sangue de uma picada no dedo em 90 minutos. Seu laboratório está trabalhando para usar a mesma plataforma para detectar outras doenças, variando de tosse convulsa a cólera, já que o processo de extração de patógenos de uma amostra usando papel seria o mesmo.
O dispositivo foi projetado até agora para abordar especificamente os desafios de detecção mais rápida de doenças em países como Quênia e Haiti, que lutam para arcar com os custos de funcionamento das instalações do laboratório, manter uma fonte de alimentação constante e treinar a equipe para interpretar os resultados que às vezes são imprecisos.
"Nas áreas rurais, uma unidade local de atendimento ao HIV pode estar a até 16 km de distância, com transporte e comunicação deficientes, tantos pacientes em tratamento desistem e não voltam mais às unidades de saúde para monitoramento do tratamento, "disse Eddy Odari, professor de pesquisa biomédica da Universidade Jomo Kenyatta no Quênia, que desenvolve e avalia ensaios diagnósticos para vírus patogênicos humanos.
“Esses pacientes que não retornam foram associados a um tratamento anti-HIV abaixo do ideal e ao aumento da resistência à terapia antirretroviral de primeira linha, o que pode levar a uma população com resistência transmitida, "Odari disse.
Se um dispositivo acessível e preciso pudesse funcionar com energia baixa o suficiente para detectar doenças no local para esses países, então, também pode ser útil para comunidades nos EUA com equipe limitada e instalações distantes umas das outras.
Linnes e seus colaboradores planejam investigar a utilidade do dispositivo para áreas rurais de Indiana, além de abordar o HIV no Quênia e a cólera no Haiti.
"A ideia é detectar mais rapidamente o que está causando uma infecção para os pacientes, tanto em áreas do mundo que têm as instalações laboratoriais próximas como nas que não têm, "disse Linnes, que se especializou na construção de ferramentas de diagnóstico de ponto de atendimento para o campo.
Nos últimos 30 anos, pesquisadores têm investigado dispositivos baseados em papel para diagnósticos mais rápidos porque materiais semelhantes a papel, como fibra de vidro e celulose, são robustos e funcionam como uma bomba.
Isso significa que o papel pode conter amostras, como sangue ou água, sem todo o equipamento externo necessário dentro de um laboratório para separar os ácidos nucléicos de um patógeno e fazer cópias, ou "amplificá-los", para detecção.
"'Papel' é um termo amplo para um material poroso que pode puxar o líquido junto, não apenas o tipo em que você pode escrever. As almofadas de band-aid são semelhantes a papel, por exemplo, "Linnes disse." A desvantagem é que o papel não tem nenhum controle.
Por esta razão, a maioria dos dispositivos baseados em papel que dependem da amplificação de ácido nucléico ainda estão em estágios iniciais. O laboratório de Linnes tem trabalhado para acelerar como esses dispositivos operam em campo, reduzindo o número de etapas necessárias para separar os patógenos de uma amostra carregada no papel.
Jacqueline Linnes. Crédito:foto da Purdue University / Rebecca Wilcox
Até aqui, O laboratório de Linnes e outros pesquisadores de Purdue reduziram essas etapas por meio de uma placa de circuito eletrônico que aquece as válvulas de cera por baixo dos intrincados canais de papel, controlar o fluxo de uma amostra em uma etapa, em vez de várias etapas. O processo começa com a adição de líquido tampão a uma picada de sangue em um frasco, e despejando o frasco em um orifício dentro do papel.
Se uma faixa aparecer no final da tira de papel depois que uma amostra foi carregada, além da banda de controle, então, uma pessoa teve um teste positivo para uma doença.
Como ler uma tira de papel é fácil e de baixo custo, realmente não haveria necessidade de que a tecnologia se tornasse digital.
Mas Linnes e seus colaboradores têm trabalhado em outro problema que exige uma solução digital:saber se uma pessoa está respondendo bem ao tratamento de uma doença infecciosa.
Por meio de uma empresa co-fundadora de Linnes, OmniVis, Os pesquisadores da Purdue estão investigando o uso da tecnologia do smartphone para quantificar o HIV no corpo.
“Se você está tomando medicamentos anti-retrovirais e seu corpo está respondendo bem, então a quantidade de vírus seria baixa, mas se você é resistente às drogas, então a quantidade de vírus aumentaria, "Linnes disse.
Patentes para o dispositivo baseado em papel foram depositadas no Escritório de Comercialização de Tecnologia da Purdue Research Foundation.
