A doença falciforme é uma doença hereditária que afeta os glóbulos vermelhos, distorcendo sua forma natural de disco em uma lua crescente ou forma de "foice". Os glóbulos vermelhos normais movem-se livremente através de pequenos vasos por todo o corpo para fornecer oxigênio. Com a doença das células falciformes, os glóbulos vermelhos deformados tornam-se duros e pegajosos, tornando difícil para eles se moverem através dos vasos sanguíneos. Eles eventualmente bloqueiam o fluxo e se separam. Este processo resulta em uma série de problemas, incluindo dor crônica severa, golpe, dano de órgão, disfunção do baço, insuficiência cardíaca e até morte.
A doença falciforme afeta milhões de pessoas de várias nacionalidades em todo o mundo, incluindo crianças e adultos. Um grande desafio no manejo da doença é a dor tremenda que os pacientes sofrem em episódios de dor crônica e aguda, chamados de crise de dor. Infelizmente, esses episódios de dor são imprevisíveis e os pacientes nunca sabem quando ou onde esses episódios ocorrerão.
Os métodos atuais para detectar e monitorar a doença falciforme baseiam-se principalmente na microscopia óptica, o que é demorado, causa atrasos na captura de mudanças importantes, e além do mais, não captura alterações em tempo real. Mudanças morfológicas devido a eventos repetidos de falcização celular podem levar a danos permanentes nas células. Para gerir eficazmente a doença das células falciformes, Tempo é essencial.
Pesquisadores da Faculdade de Engenharia e Ciência da Computação da Florida Atlantic University desenvolveram um novo método rápido e confiável para monitorar continuamente a doença falciforme usando um sensor de impedância elétrica baseado em microfluídica.
Resultados do estudo, publicado no jornal da American Chemical Society Sensores ACS , mostram que esta nova tecnologia pode caracterizar os processos de falcização e dessecação de células dinâmicas no sangue falciforme sem o uso de imagens microscópicas ou marcadores bioquímicos.
Com este método, Sarah E. Du, Ph.D., autor sênior e professor assistente do Departamento de Engenharia Oceânica e Mecânica da FAU, e co-autores da Faculdade de Engenharia e Ciência da Computação da FAU e da Universidade de Miami, foram capazes de caracterizar a taxa de células falciformes e a porcentagem de células falciformes, que são importantes fatores que contribuem para o fluxo sanguíneo anormal e a vaso-oclusão da célula falciforme. A vaso-oclusão causa dor aguda nos pacientes devido a formas alteradas de hemoglobina.
"A combinação de medição de impedância elétrica e controle de hipóxia no chip fornece um método promissor para avaliação rápida dos processos dinâmicos de falcização e dessecação em pacientes com doença falciforme, "disse Du." Além disso, a medição da impedância elétrica é naturalmente quantitativa, tempo real, e oferece comodidade no contato direto ou indireto com as amostras de interesse, permitindo integrações à plataforma de microfluídica e microscopia óptica. "
Os resultados do estudo mostram que a imagem microscópica simultânea de mudanças morfológicas na célula demonstrou a confiabilidade e repetibilidade das medições baseadas na impedância elétrica dos processos de falcização e dessecação celular.
No estudo, os pesquisadores também estabeleceram as correlações entre as medições in vitro e os parâmetros hematológicos dos pacientes, como os níveis de hemoglobina falciforme (HbS) e hemoglobina fetal (HbF). Esses achados mostram uma relevância clínica potencial porque serve como uma prova de conceito de impedância elétrica como um rótulo livre, marcador biofísico de eventos de falcização celular, bem como uma ferramenta sensível para sondar os processos celulares e subcelulares dinâmicos além da microscopia óptica. O sensor de impedância elétrica desenvolvido pode ser potencialmente usado para avaliar o risco de vaso-oclusão, gravidade da doença, e tratamento terapêutico na doença falciforme.
"À medida que avançamos com nossa tecnologia, é nossa esperança fornecer aos pacientes com doença falciforme um portátil, sensor autônomo que permitirá que eles monitorem convenientemente os parâmetros hematológicos de sua doença e avaliem o risco de vaso-oclusão, "disse Du.
Nos Estados Unidos, A doença falciforme afeta desproporcionalmente afro-americanos, bem como hispânicos e descendentes do Oriente Médio. Aproximadamente 2 milhões de americanos carregam essa mutação genética, que afeta cerca de 100, 000 pessoas nos EUA. Os problemas mais comuns e graves causados pela doença falciforme são a anemia, dor e falência de órgãos, e o AVC afeta cerca de 10 em cada 100 crianças que têm essa doença. Atualmente, a expectativa de vida para pacientes com doença falciforme pode chegar a até 50 anos, uma melhora dramática desde 1973, quando a média de vida da doença era de apenas 14 anos.
"Os pacientes com doença falciforme enfrentam uma série de desafios ao tentar controlar sua condição. A incapacidade de monitorar sua doença em tempo real é especialmente problemática para os pacientes e também para os médicos. "disse Stella Batalama, Ph.D., Reitor da Faculdade de Engenharia e Ciência da Computação da FAU. "A pesquisa de ponta do professor Du tem o potencial de fornecer aos pacientes com doença falciforme em todo o mundo a mesma conveniência e confiabilidade de monitoramento de sua doença que os pacientes com diabetes que usam monitores de glicose."
