p Um novo teste de anticorpos sendo desenvolvido por uma equipe que inclui dois pesquisadores SMU tem o potencial de detectar a presença de anticorpos gerados em resposta ao COVID-19 mais rapidamente e com mais precisão do que os testes de anticorpos atuais. p Os testes de anticorpos são essenciais para ajudar a determinar quantos casos de coronavírus não foram detectados e se as pessoas que já tiveram o vírus podem agora estar imunes - medidas que podem ajudar a comunidade de saúde a gerenciar a pandemia de COVID-19 e planejar o futuro. Mas os testes convencionais de anticorpos imunossensores tendem a ser lentos para mostrar resultados e frequentemente imprecisos.

p Os pesquisadores estimam que o teste lab-on-a-chip pode detectar respostas imunológicas ao coronavírus em dois a três minutos, com apenas uma gota de sangue. Os materiais usados ​​para criar o teste são baratos, que deve resultar em produção em massa de baixo custo.

p Ali Beskok e J.-C. Chiao são os principais pesquisadores por trás do teste lab-on-a-chip.

p Beskok é a Fundação Brown, Inc. Professor de Engenharia da Escola de Engenharia Lyle da SMU. Chiao é Presidente do Centenário de The Mary e Richard Templeton e professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação de Lyle. Juntos, eles têm mais de 50 anos de experiência combinada em tecnologia de microfluídica e biotecnologia.

p Eva Csaky, Diretor Executivo do Hunter e Stephanie Hunt Institute for Engineering &Humanity da SMU; Bob Hendler, Diretor Médico da Texas Hospital Association; e Quan-Zhen Li, Diretor da UTSW Genomics &Microarray Core Facility, também foram consultores do projeto.

p Para acelerar o desenvolvimento do dispositivo lab-on-a-chip para potenciais usos clínicos, a equipe está atualmente buscando financiamento para pesquisa.

p Como funciona

p O teste lab-on-a-chip procurará sinais de que o sistema imunológico de uma pessoa em algum ponto respondeu à presença do coronavírus em seu corpo. Especificamente, irá detectar IgG humana, IgM, e anticorpos IgA que são produzidos quando alguém está ou foi infectado com o vírus.

p O teste é realizado aplicando uma gota de sangue a um chip microfluídico usado para analisar pequenas quantidades de líquido. Um filtro embutido no microchip extrai o plasma da amostra de sangue. O chip é então colocado em um instrumento eletrônico que usa medições elétricas para detectar se anticorpos específicos estão presentes no plasma.

p "Nosso dispositivo contém eletrodos altamente sensíveis que podem capturar especificamente esses anticorpos direcionados. Uma vez capturados, um sinal será gerado para os eletrônicos conectados e enviará informações para o smartphone do usuário, "Chiao explicou.

p O chip tem 2 cm de diâmetro, e o dispositivo é simples o suficiente para que aqueles sem treinamento médico sejam capazes de realizar o teste, Beskok observou.

p Como esses eletrodos - condutores pelos quais as correntes elétricas podem viajar - sabem que encontraram um anticorpo-alvo?

p A ligação anticorpo-antígeno é a chave

p Um antígeno é uma proteína que provoca o sistema imunológico do corpo para atacar os vírus, bactérias, ou outros intrusos prejudiciais ao corpo. Os anticorpos são as proteínas que realmente fazem o trabalho de eliminar o intruso, ligando-se aos antígenos.

p "Usaremos antígenos COVID-19, como proteínas Spike (S1 e S2), que podem ser encontrados na superfície do vírus. Eles se projetam da membrana do vírus, e os anticorpos se ligam a eles, "Disse Beskok." Essas proteínas do antígeno cobrem as superfícies do eletrodo como uma almofada pegajosa, e apenas os anticorpos especificamente correspondentes irão se ligar a eles. "

p Beskok disse que a mesma tecnologia pode ser usada para detectar outras doenças que têm ligação conhecida entre anticorpos e antígenos.

p "Os potenciais são ilimitados, "Beskok disse.

p SMU (Southern Methodist University) solicitou uma patente provisória da tecnologia por trás do teste, que é denominado Ensaio Multiplexado para a Resposta Imune ao COVID-19 (MAIRC).

p Beskok e Anil Koklu, que obteve seu Ph.D. em engenharia mecânica na SMU, primeiro teve a ideia de usar um dispositivo "Lab on the Chip" para detectar malária e tuberculose em 2018.

p Eles criaram um protótipo inicial deste dispositivo, usando eletrodos estruturados em nanopilares em forma de rede criados na Universidade do Texas em San Antonio. Resultados descritos no jornal Química Analítica mostraram que o primeiro dispositivo detectou anticorpos IgG com precisão em 60 segundos, usando uma pequena amostra (apenas um ng / ml) de antígenos e anticorpos comprados em laboratório.

p Beskok e Chiao mudaram seu foco para a detecção de anticorpos COVID-19 assim que a pandemia global começou. Eles e dois SMU Ph.D. desde então, os alunos fizeram modificações no dispositivo. Por exemplo, eles fizeram alterações no equipamento eletrônico usado para ler o chip, para que o teste possa ser realizado em qualquer lugar por meio de um smartphone.

p Eles também adicionaram um método de detecção adicional para medir a quantidade de cada tipo de anticorpo - IgG, IgM, ou IgA - é encontrado em uma amostra. Isso permite que os médicos acompanhem melhor a recuperação de uma pessoa para COVID-19, Disse Chiao. Por causa da etapa extra de detecção, Beskok estima que levará de dois a três minutos para alguém usando o teste lab-on-a-chip para detecção de COVID obter os resultados em seu smartphone.

p A próxima etapa da pesquisa será testar a sensibilidade e especificidade do dispositivo usando amostras de plasma humano adquiridas em laboratório enriquecidas com anticorpos e anticorpos adquiridos em laboratório. Beskok e Chiao irão então testar o dispositivo no plasma de pacientes reais do COVID antes de ser disponibilizado ao público.

p O padrão ouro para o teste de anticorpos é o ensaio de imunoabsorção enzimática, ou ELISA. Esses testes exigem que uma pessoa vá a um laboratório para coletar o sangue, e normalmente levam dois dias para receber os resultados.

p "Existem algumas outras técnicas para detectar anticorpos rapidamente, sem o uso de equipamentos de laboratório caros, mas eles sofrem de sensibilidade, precisão, e problemas de consistência, "Chiao disse.

p A precisão e velocidade do laboratório em um chip são atribuíveis, em parte, para várias inovações. Um deles é o uso de fluxos eletrotérmicos de corrente alternada (ACET) para aproximar os anticorpos do plasma sanguíneo das superfícies do sensor no chip, para que possam ser detectados.

p “Uma analogia do ACET é esta:pense em usar um ventilador para forçar o ar a passar por um filtro. O filtro pode capturar mais poeira e partículas no ar desta forma, "Beskok disse." Da mesma forma, O ACET permite que os anticorpos no plasma sanguíneo sejam capturados de forma mais eficiente e detectados por nosso dispositivo. "

p Beskok e Chiao estimam que o custo do instrumento eletrônico para ler o chip seria de cerca de US $ 15 a US $ 20. O custo do cartucho descartável, que é para onde uma gota de sangue iria, provavelmente seria menos de $ 1.

p "Nosso objetivo final é criar dados quantificáveis, preciso, velozes, e métodos de diagnóstico baratos baseados na detecção de IgG humana, IgM, e anticorpos IgA. Isso não existe atualmente, e teria um impacto profundo e significativo no mundo, dado o efeito devastador que esta pandemia de coronavírus teve, "Chiao disse.