Uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu um sensor de baixo custo feito de plástico semicondutor que pode ser usado para diagnosticar ou monitorar uma ampla gama de condições de saúde, como complicações cirúrgicas ou doenças neurodegenerativas.

O sensor pode medir a quantidade de metabólitos críticos, como lactato ou glicose, que estão presentes no suor, lágrimas, saliva ou sangue, e, quando incorporado a um dispositivo de diagnóstico, pode permitir que as condições de saúde sejam monitoradas rapidamente, barato e com precisão. O novo dispositivo tem um design muito mais simples do que os sensores existentes, e abre uma ampla gama de novas possibilidades para monitoramento de saúde até o nível celular. Os resultados são relatados no jornal Avanços da Ciência .

O dispositivo foi desenvolvido por uma equipe liderada pela Universidade de Cambridge e pela Universidade King Abdullah de Ciência e Tecnologia (KAUST) na Arábia Saudita. Plásticos semicondutores, como os usados ​​no trabalho atual, estão sendo desenvolvidos para uso em células solares e eletrônicos flexíveis, mas ainda não vi um uso generalizado em aplicações biológicas.

“No nosso trabalho, superamos muitas das limitações dos biossensores eletroquímicos convencionais que incorporam enzimas como material de detecção, "disse a autora principal, Dra. Anna-Maria Pappa, um pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Engenharia Química e Biotecnologia de Cambridge. "Em biossensores convencionais, a comunicação entre o eletrodo do sensor e o material de detecção não é muito eficiente, portanto, foi necessário adicionar fios moleculares para facilitar e 'impulsionar' o sinal. "

Para construir seu sensor, Pappa e seus colegas usaram um polímero recém-sintetizado desenvolvido no Imperial College que atua como um fio molecular, aceitar diretamente os elétrons produzidos durante as reações eletroquímicas. Quando o material entra em contato com um líquido como o suor, lágrimas ou sangue, ele absorve íons e incha, tornando-se fundido com o líquido. Isso leva a uma sensibilidade significativamente maior em comparação com os sensores tradicionais feitos de eletrodos de metal.

Adicionalmente, quando os sensores são incorporados em circuitos mais complexos, como transistores, o sinal pode ser amplificado e responder a pequenas flutuações na concentração de metabólitos, apesar do pequeno tamanho dos dispositivos.

Os testes iniciais dos sensores foram usados ​​para medir os níveis de lactato, que é útil em aplicações de fitness ou para monitorar pacientes após a cirurgia. Contudo, de acordo com os pesquisadores, o sensor pode ser facilmente modificado para detectar outros metabólitos, como glicose ou colesterol, incorporando a enzima apropriada, e a faixa de concentração que o sensor pode detectar pode ser ajustada alterando a geometria do dispositivo.

"Esta é a primeira vez que foi possível usar um polímero aceitador de elétrons que pode ser adaptado para melhorar a comunicação com as enzimas, que permite a detecção direta de um metabólito:isso não foi simples até agora, "disse Papai." Isso abre novas direções no biossensor, onde os materiais podem ser projetados para interagir com um metabólito específico, resultando em sensores muito mais sensíveis e seletivos. "

Uma vez que o sensor não consiste em metais como ouro ou platina, pode ser fabricado a um custo menor e pode ser facilmente incorporado em substratos flexíveis e extensíveis, permitindo sua implementação em aplicações de detecção vestíveis ou implantáveis.

"Um dispositivo implantável poderia nos permitir monitorar a atividade metabólica do cérebro em tempo real sob condições de estresse, como durante ou imediatamente antes de uma convulsão e pode ser usado para prever convulsões ou para avaliar o tratamento, "disse Papai.

Os pesquisadores agora planejam desenvolver o sensor para monitorar a atividade metabólica das células humanas em tempo real fora do corpo. O grupo de Sistemas e Tecnologias Bioeletrônicos onde Pappa está baseado está focado no desenvolvimento de modelos que podem imitar de perto nossos órgãos, junto com tecnologias que podem avaliá-los com precisão em tempo real. A tecnologia de sensor desenvolvida pode ser usada com esses modelos para testar a potência ou toxicidade dos medicamentos.