p O professor associado Kazuhiro Takahashi e o professor assistente Yong-Joon Choi do Departamento de Engenharia de Informação Elétrica e Eletrônica da Universidade de Tecnologia de Toyohashi desenvolveram um chip que pode detectar antígenos em uma parte por quatrilhão de massa molar. O chip foi criado usando tecnologia de microusinagem de semicondutor. Antígenos derivados de doenças e presentes no sangue e na saliva foram aderidos à superfície de uma nanofolha flexível deformável. A quantidade de força gerada durante a interação entre os antígenos aderidos foi então convertida em informações de deformação de nanofolhas para detectar com sucesso antígenos específicos. Criado com tecnologia de semicondutor usinado em escala milimétrica, Espera-se que esse chip sensor contribua para a telemedicina, funcionando como um biossensor IoT que permite que testes de antígeno e anticorpos sejam realizados em casa. p O dispositivo de medição detecta doenças de forma simples e rápida usando uma quantidade minúscula de sangue, urina, saliva, ou outro fluido corporal, e será uma ferramenta vital para diagnosticar doenças com precisão, verificar os resultados do tratamento, e verificação de recorrências e metástases. A pesquisa está sendo conduzida em um biossensor que pode medir os resultados do tratamento e as reações patológicas por meio da detecção de DNA, RNA e proteínas contidas em tal fluido. Esta tecnologia recentemente atraiu interesse em todo o mundo, com detecção de antígeno e anticorpo amplamente utilizada para detectar e determinar a presença de novas infecções por coronavírus. Além disso, entre os pacientes COVID-19, relatórios sugerem que pacientes com sintomas graves apresentam diferenças nas concentrações de proteínas múltiplas contidas no sangue quando comparados àqueles com sintomas leves. Ao examinar esses marcadores, espera-se que essa tecnologia seja usada para prever a gravidade da doença.

p Os dispositivos de detecção atuais não são digitalizados, e requerem confirmação visual das mudanças de cor usando um agente de rotulagem. Ler a ampla gama de marcadores é demorado, e dificultou a implementação de dispositivos IoT. A equipe de pesquisa está desenvolvendo um chip de microssensor que verifica se há doenças usando uma nanofolha flexível deformável feita com tecnologia de microusinagem de semicondutor. Primeiro, um anticorpo que captura os antígenos alvo é fixado na nanofolha, e as deformações em um filme fino causadas por repulsões elétricas entre os antígenos aderidos são medidas. Para melhorar a sensibilidade até o ponto em que a membrana à qual os antígenos aderem se torna fina e macia, são utilizadas nanofolhas orgânicas duas vezes mais macias do que o silício semicondutor. Espera-se que isso melhore a sensibilidade do sensor em uma magnitude duas vezes maior que os sensores convencionais à base de silício. Além disso, o desenvolvimento continua na tecnologia de detecção de sinal que usa uma câmera de smartphone para detectar deformação em nanofolhas.

p Com este sensor, que é projetado para mudanças sensíveis na adesão de biomoléculas, o anticorpo deve ser fixado à nanofolha com antecedência, a fim de capturar o antígeno, e problemas relacionados à degradação do filme podem dificultar esse processo. A equipe de pesquisa otimizou a densidade de anticorpos para aderir a uma nanomembrana com espessura ajustável, criando um biossensor que detecta apenas antígenos com sensibilidade especificamente alta. Além disso, uma vez que é possível detectar a deformação na nano folha causada por moléculas aderidas em tempo real, espera-se que a tecnologia permita a detecção rápida de moléculas derivadas de doenças. O biossensor desenvolvido neste projeto foi utilizado em um experimento para detectar albumina, uma proteína contida no sangue. O experimento detectou com sucesso um femtograma (15 attomoles em concentração molar) de antígeno contido em um mililitro. Com o limite mínimo de detecção quase equivalente ao de dispositivos de detecção em grande escala que usam agentes de marcação, espera-se que este dispositivo permita a detecção ultrassensível em uma escala portátil.

p Daqui para frente, a equipe de pesquisa planeja conduzir testes usando sensores semicondutores para detectar marcadores para sintomas graves de infecção por COVID-19. Além da detecção de sangue, sensores químicos estão sendo desenvolvidos para detectar odores e substâncias químicas. Acreditamos que podemos contribuir para uma sociedade baseada em IoT criando novos, dispositivos sensores de pequena escala uma realidade. Substituindo a molécula da sonda na superfície de nossa nanofolha, a tecnologia pode ser usada para detectar vírus ao mesmo tempo em que detecta uma variedade de biomarcadores. Ao tornar esses biossensores comuns na sociedade, pretendemos contribuir para a telemedicina, permitindo que os diagnósticos médicos sejam realizados em casa.