Ao usar uma superfície personalizada para atrair os patógenos alvo, eles se separam de uma mistura de muitas bactérias diferentes. Isso torna mais fácil detectá-los eletroquimicamente. Crédito:Sebastian Balser Pesquisadores da Goethe University Frankfurt e da Kiel University desenvolveram um novo sensor para a detecção de bactérias. Ele se baseia em um chip com um revestimento de superfície inovador que garante que apenas microorganismos muito específicos adiram ao sensor, como certos patógenos.
Quanto maior o número de organismos, mais forte será o sinal elétrico gerado pelo chip. Desta forma, o sensor é capaz não só de detectar bactérias perigosas com um elevado nível de sensibilidade, mas também de determinar a sua concentração. A pesquisa foi publicada na revista ACS Applied Materials &Interfaces .
Todos os anos, as infecções bacterianas ceifam vários milhões de vidas em todo o mundo. É por isso que a detecção de microrganismos nocivos é crucial – não apenas no diagnóstico de doenças, mas também, por exemplo, na produção de alimentos. No entanto, os métodos disponíveis até agora são muitas vezes demorados, requerem equipamentos caros ou só podem ser utilizados por especialistas. Além disso, muitas vezes são incapazes de distinguir entre bactérias ativas e seus produtos de decomposição.
Por outro lado, o método recentemente desenvolvido detecta apenas bactérias intactas. Aproveita o facto de os microrganismos atacarem apenas determinadas células do corpo, que reconhecem a partir da estrutura específica da molécula de açúcar destas últimas.
Essa matriz, conhecida como glicocálice, difere dependendo do tipo de célula. Serve, por assim dizer, como identificador das células do corpo. Isto significa que para capturar uma bactéria específica, precisamos apenas conhecer a estrutura reconhecível no glicocálice da sua célula hospedeira preferida e depois usá-la como “isca”.
Isto é precisamente o que os pesquisadores fizeram. “Em nosso estudo, queríamos detectar uma cepa específica da bactéria intestinal Escherichia coli – ou E. coli, para abreviar”, explica o professor Andreas Terfort, do Instituto de Química Inorgânica e Analítica da Goethe University Frankfurt.
"Sabíamos quais células o patógeno geralmente infecta. Usamos isso para revestir nosso chip com um glicocálice artificial que imita a superfície dessas células hospedeiras. Dessa forma, apenas as bactérias da cepa de E. coli alvo aderem ao sensor."
A E. coli tem muitos braços curtos, conhecidos como pili, que a bactéria utiliza para reconhecer o glicocálix do seu hospedeiro e agarrar-se a ele. “As bactérias usam seus pili para se ligarem ao sensor em vários lugares, o que permite que elas se agarrem particularmente bem”, diz Terfort.
Além disso, a estrutura química do glicocálix artificial é tal que micróbios sem o braço direito deslizam para fora dele – como um ovo que sai de uma frigideira bem untada. Isto garante que, de facto, apenas as bactérias patogénicas E. coli sejam retidas.
Mas como os cientistas conseguiram corroborar que as bactérias estavam realmente ligadas ao glicocálix artificial? “Ligamos as moléculas de açúcar a um polímero condutor”, explica Sebastian Balser, pesquisador de doutorado do professor Terfort e primeiro autor do artigo. “Ao aplicar uma voltagem elétrica através desses ‘fios’, somos capazes de ler quantas bactérias se ligaram ao sensor”.
O estudo documenta a eficácia disso:os pesquisadores misturaram patógenos da cepa alvo de E. coli com bactérias inofensivas de E. coli em várias concentrações. “Nosso sensor foi capaz de detectar microorganismos nocivos mesmo em quantidades muito pequenas”, explica Terfort. “Além do mais, quanto maior a concentração das bactérias alvo, mais fortes serão os sinais emitidos”.
O artigo é a prova inicial de que o método funciona. Na próxima etapa, os grupos de trabalho envolvidos querem investigar se também resiste ao teste na prática. É concebível utilizá-lo em regiões onde não existem hospitais com diagnósticos laboratoriais sofisticados, por exemplo.
