Um pouco de norovírus - o micróbio altamente infeccioso que causa cerca de 20 milhões de casos de intoxicação alimentar nos Estados Unidos a cada ano - tem um longo caminho. Apenas 10 partículas do vírus podem causar doenças em humanos. Uma equipe de pesquisadores da Universidade do Arizona criou um simples, método portátil e barato para detectar níveis extremamente baixos de norovírus.

Jeong-Yeol Yoon, pesquisador do Departamento de Engenharia Biomédica; Soo Chung, um estudante de doutorado em engenharia de biossistemas que trabalha no Laboratório de Biossensores de Yoon; e Kelly A. Reynolds, Presidente do Departamento de Comunidade, Meio Ambiente e Política no Mel &Enid Zuckerman College of Public Health, liderou o projeto. A equipe publicou seus resultados em ACS Omega , o jornal oficial da American Chemical Society, e Yoon está apresentando a pesquisa no ACS Fall 2019 National Meeting &Exposition em San Diego esta semana.

"Avanços no monitoramento rápido de vírus humanos na água são essenciais para proteger a saúde pública, "Reynolds disse." Este rápido, a tecnologia de monitoramento da qualidade da água de baixo custo pode ser uma ferramenta transformacional para reduzir as cargas de doenças locais e globais. "

O Centro de Tecnologia Ambiental e Água da Fundação Nacional de Ciências da UA e Tucson Water forneceram financiamento para esta pesquisa. Embora o norovírus seja frequentemente associado a navios de cruzeiro, também pode se espalhar rapidamente por uma comunidade por meio de seu abastecimento de água. Isso causa cerca de 200, 000 mortes em todo o mundo a cada ano.

Mantendo os Componentes Simples

Dispositivos para detectar norovírus em pequenas quantidades já existem, mas eles normalmente exigem um ambiente de laboratório com uma série de microscópios, lasers e espectrômetros que podem custar milhares de dólares. Para detectar norovírus no campo, como em navios de cruzeiro ou em poços de água municipais, a equipe decidiu usar materiais muito mais simples:papel, na forma de chips microfluídicos, e um smartphone.

"O substrato de papel é muito barato e fácil de armazenar, e podemos fabricar esses chips facilmente, "Chung disse." A estrutura fibrosa do papel também permite que o líquido flua espontaneamente sem usar os sistemas de bombeamento de outros chips, como chips de silício, geralmente exigem. "

Contudo, os cientistas geralmente detectam contaminantes nos chips medindo a dispersão e o reflexo da luz em uma amostra, e a porosidade e opacidade do papel podem causar dispersão de fundo que interfere na imagem e torna difícil detectar concentrações muito pequenas de um vírus. Então, o grupo desenvolveu uma nova maneira de detectar norovírus, contando esferas fluorescentes em vez de medir a intensidade da luz.

O processo começa com a adição de água potencialmente contaminada em uma extremidade de um chip microfluídico de papel. Para o outro lado, um testador adiciona minúsculo, contas de poliestireno fluorescente (imagine as bolinhas brancas dentro de um saco de feijão - são do mesmo material, mas muito menor). Cada grânulo é anexado a um anticorpo contra o norovírus. Se o norovírus estiver presente, vários dos anticorpos se ligam a cada partícula de vírus, criando um pequeno aglomerado de contas fluorescentes.

"As partículas de norovírus são muito pequenas para serem visualizadas por um microscópio de smartphone, e assim são os anticorpos, "Yoon disse." Mas quando você tem duas ou três ou mais dessas contas juntas, que indica que o norovírus está lá, fazendo com que as contas se agregem. "

Esses aglomerados de contas são grandes o suficiente para que um microscópio de smartphone detecte e fotografe. Então, um aplicativo para smartphone que os pesquisadores criaram conta o número de pixels iluminados na imagem para identificar o número de contas agregadas, e subsequentemente, o número de partículas de norovírus na amostra. Essa é outra vantagem do chip de papel:por meio da ação capilar, os grupos de contas espalhados ao longo do papel, tornando-os mais fáceis de contar. O componente mais caro de todo o dispositivo - o microscópio do smartphone - custa menos de US $ 50. Também é simples de usar.

"Você não precisa ser um cientista ou engenheiro para operar o dispositivo, "Yoon disse." A análise será feita automaticamente pelo aplicativo do smartphone, então, você só precisa se preocupar em carregar uma amostra de água no chip. "

No futuro, a equipe espera desenvolver métodos para detectar infecções por norovírus em pacientes ainda mais cedo, e para expandir sua plataforma de monitoramento de smartphone para detectar outros perigos, como produtos químicos potencialmente causadores de câncer. Eles também planejam espalhar o uso da plataforma em todo o mundo, combater e detectar doenças de longo alcance com ferramentas igualmente difundidas.