Uma equipe de pesquisadores da Colorado State University desenvolveu uma tecnologia que pode detectar quantidades extremamente pequenas de anticorpos no sangue de uma pessoa. Os anticorpos se desenvolvem para infectar células ou matar patógenos, essencialmente lutando contra uma bactéria ou vírus. Os níveis de anticorpos no sangue podem dizer se a pessoa está doente.

Usando um pequeno fio que tem um quarto do tamanho de um cabelo humano, os pesquisadores desenvolveram um sensor que pode detectar até 10 moléculas de anticorpo em 20 minutos. Os testes médicos padrão requerem bilhões ou trilhões de moléculas de anticorpos para serem detectados e podem levar até um dia para serem processados.

Este tipo de instrumento com boa relação custo-benefício pode ajudar os médicos a tratar doenças mais cedo nas pessoas e pode ser usado em ambientes com poucos recursos.

Os resultados da pesquisa da equipe serão publicados 15 de abril em Biossensores e bioeletrônica . O estudo, "Um sensor de microfio capacitivo ultrassensível para respostas de anticorpos séricos específicos de patógenos, "é publicado antecipadamente online.

As limitações dos testes médicos padrão

Atualmente, a maioria dos consultórios médicos e hospitais dos EUA usa o teste ELISA para determinar se uma pessoa tem ou não uma infecção viral. ELISA significa ensaio de imunoabsorção enzimática.

É um teste comum, mas a sensibilidade do ELISA é relativamente baixa, disse Brian Geiss, autor sênior do estudo e professor associado do Departamento de Microbiologia, Imunologia, e patologia. Isso significa que os médicos precisam de um número bastante alto de anticorpos no sangue de uma pessoa para obter um resultado positivo. Muitas vezes, também leva de sete a 10 dias após uma infecção para o teste ser registrado.

Até o fio

Usando o que Geiss descreveu como uma tecnologia muito simples, a equipe de pesquisa ligou quimicamente proteínas relacionadas aos vírus Zika e chikungunya em pequenos fios de ouro baratos. Esses vírus em particular, junto com o Nilo Ocidental e dengue, são transmitidos por mosquitos infectados. Os laboratórios médicos usam essas proteínas em testes ELISA para procurar anticorpos que se desenvolveram para combater infecções.

Próximo, eles passaram uma corrente elétrica através do fio, criando uma carga no fio semelhante à de uma bateria.

Os pesquisadores então adicionaram anticorpos para se ligarem às proteínas virais no fio, o que aumentou a massa na parte externa do fio. Isso também aumentou a capacidade do fio de reter a carga. Eles então mediram a mudança na massa para quantificar o número de anticorpos na superfície do fio.

Três pesquisadores, três faculdades diferentes

A pesquisa baseia-se no trabalho do laboratório do professor Chuck Henry, no Departamento de Química. Henry, um co-autor no artigo, e seu laboratório desenvolveu várias dispositivos eletroquímicos baratos nos últimos 10 anos.

Professor David Dandy, também autor sênior do artigo e chefe do Departamento de Engenharia Química e Biológica, disse que ficou surpreso com a sensibilidade do dispositivo.

"Descobrimos que poderíamos obter uma especificidade muito alta para confirmar uma infecção viral, "Dandy disse. Além disso, a equipe de pesquisa não observou nenhuma reação ou reatividade de anticorpos direcionados a outros vírus, o que às vezes pode levar a resultados de teste falsos positivos.

Cada um dos cientistas trouxe conjuntos de habilidades e conhecimentos exclusivos para a mesa deste projeto, o que levou ao sucesso do grupo.

"Este tipo de projeto de pesquisa é algo que nenhum de nós poderia fazer por conta própria, "disse Geiss, adicionando, "Sinergizamos nossos esforços para chegar a novas soluções para problemas que esperamos que eventualmente sejam usados ​​em ambientes clínicos."

A equipe de pesquisa agora espera combinar essa descoberta com a pesquisa de detecção viral que publicou anteriormente para criar um único sistema que pode detectar vírus e anticorpos contra os vírus em amostras de pacientes.

"Esperamos que ele possa ser usado para diagnósticos locais, e que pode ser desenvolvido em um sistema portátil compacto que pode ser usado na clínica ou em áreas com recursos limitados, "disse Geiss.

Este tipo de dispositivo também pode ser usado em ambientes agrícolas para vigilância de doenças do gado e sensoriamento ambiental.

Lei Wang, que recentemente recebeu um doutorado da CSU pela Escola de Engenharia Biomédica e agora é pós-doutorado no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, é o principal autor do estudo.

Jessica Filer, que recentemente recebeu um doutorado da CSU através do programa de Biologia Celular e Molecular, e Meghan Lorenz, um assistente de pesquisa de graduação, também são co-autores do estudo.