Graças a uma abordagem heterodoxa proposta por pesquisadores da EPFL, os pacientes logo poderão rastrear sua doença simplesmente bebendo uma solução contendo milhões de minúsculos sensores eletrônicos disfarçados de bactérias.

Imagine ser capaz de acompanhar o desenvolvimento de células doentes em tempo real, simplesmente fazendo com que os pacientes bebam um copo de água contendo milhões de minúsculos biossensores eletrônicos. Uma vez que os sensores microscópicos foram ingeridos, eles viajariam para o tecido doente no corpo de um paciente e enviariam um fluxo contínuo de dados diagnósticos por meio de telemetria.

Essa é a meta ambiciosa que Sandro Carrara do Laboratório de Sistemas Integrados da EPFL (Escola de Engenharia / Ciências da Computação e da Comunicação) e Pantelis Georgiou do Imperial College London estabeleceram para si mesmos. Essa tecnologia parece agora possível graças aos avanços nos processos de nanofabricação para circuitos integrados. Os pesquisadores de Berkeley discutiram um conceito semelhante em 2013, onde sugeriram espalhar circuitos CMOS no córtex humano para monitorar a atividade neural.

Na EPFL, os pesquisadores pretendem usar poeira corporal para um propósito mais geral. Eles já mostraram como um cubo CMOS de cerca de 10 µm de cada lado poderia, teoricamente, ser criado. Eles apresentaram essas descobertas na conferência IEEE BioCAS. A viabilidade teórica do conceito também foi discutida em um preprint no arXiv.

Os cientistas esperam revolucionar os métodos de diagnóstico e dar aos médicos uma melhor compreensão de doenças como o câncer. "Hoje os médicos dão medicamentos a pacientes com câncer e esperam para ver se as células tumorais desaparecem. Mas ter um feedback contínuo sobre como as células respondem a um determinado tratamento seria de valor sem precedentes, "diz Carrara.

Os sensores microscópicos seriam em forma de cubo e teriam três eletrodos complementares em suas superfícies. Depois que um paciente os engole, eles atravessariam as paredes intestinais pelo processo natural de endocitose. Mas esse processo só pode acontecer se o corpo do paciente achar que os sensores são bactérias ou glóbulos vermelhos. Portanto, os cientistas planejam cobrir os sensores com um revestimento especial e reduzi-los a 10 µm de cada lado. Uma vez que os sensores entram na corrente sanguínea, eles viajariam para a área afetada e se ligariam às células doentes usando ligantes direcionados, como anticorpos. De lá, eles poderiam acompanhar o progresso da doença.

Os sensores agiriam como espiões, fornecendo informações sobre o metabolismo de uma célula cancerosa, por exemplo, ou na concentração local de um medicamento administrado. "Os eletrodos nas superfícies dos sensores seriam capazes de identificar a proteína ou molécula de droga certa com a qual entrariam em contato, porque cada tipo de molécula alteraria a corrente de uma maneira diferente, "diz Carrara. Os dados seriam coletados usando um sistema de transmissão de energia sem fio." Um campo eletromagnético ou ondas de ultrassom seriam gerados fora do corpo de um paciente para carregar os sensores e coletar dados. Os sensores não conterão baterias, "acrescenta Carrara.

Para concretizar sua ideia, os cientistas tiraram de exemplos concretos da literatura, como sensores de glicose de cerca de 10 µm que usam circuitos CMOS, e um sensor de glicose simples com um diâmetro de apenas 2,5 µm. Além disso, um dispositivo de diagnóstico telemétrico de 10 mm que é coberto com uma resina epóxi biocompatível já foi testado com sucesso em camundongos em 2016. No entanto, a equipe de pesquisa ainda tem obstáculos consideráveis ​​a superar. Primeiro, os cientistas devem reduzir os sensores para menos de 10 µm de cada lado, de modo que eles têm aproximadamente o mesmo tamanho que os glóbulos vermelhos. Em seguida, eles terão que demonstrar a viabilidade de sua tecnologia e do sistema de cobrança.

Esses sensores minúsculos teriam algum efeito colateral? Por enquanto, é muito cedo para dizer. Os cientistas acreditam que os sensores podem ser facilmente eliminados do corpo de um paciente, quando o tumor em si é removido ou, se descobrir que não há tecido doente, em seguida, através da urina ou das fezes do paciente.