Os engenheiros químicos do MIT construíram um conjunto de sensores que, pela primeira vez, pode detectar moléculas únicas de peróxido de hidrogênio emanando de uma única célula viva.

O peróxido de hidrogênio é conhecido por danificar as células e seu DNA, mas os cientistas descobriram recentemente evidências que apontam para um papel mais benéfico:parece atuar como uma molécula sinalizadora em uma via celular crítica que estimula o crescimento, entre outras funções.

Quando esse caminho dá errado, as células podem se tornar cancerosas, portanto, compreender o papel do peróxido de hidrogênio pode levar a novos alvos para potenciais drogas contra o câncer, diz Michael Strano, líder da equipe de pesquisa. Strano e seus colegas descrevem sua nova matriz de sensores, que é feito de nanotubos de carbono, na edição online de 7 de março de Nature Nanotechnology .

A equipe de Strano usou a matriz para estudar o fluxo de peróxido de hidrogênio que ocorre quando um fator de crescimento comum chamado EGF ativa seu alvo, um receptor conhecido como EGFR, localizados nas superfícies das células. Pela primeira vez, a equipe mostrou que os níveis de peróxido de hidrogênio mais que dobram quando o EGFR é ativado.

O EGF e outros fatores de crescimento induzem as células a crescer ou se dividir por meio de uma cascata complexa de reações dentro da célula. Ainda não está claro exatamente como o peróxido de hidrogênio afeta esse processo, mas Strano especula que pode de alguma forma amplificar o sinal EGFR, reforçando a mensagem para a célula. Como o peróxido de hidrogênio é uma pequena molécula que não se difunde muito (cerca de 200 nanômetros), o sinal seria limitado à célula onde foi produzido.

A equipe também descobriu que nas células cancerosas da pele, que se acredita ter atividade EGFR hiperativa, o fluxo de peróxido de hidrogênio foi 10 vezes maior do que em células normais. Por causa dessa diferença dramática, Strano acredita que essa tecnologia pode ser útil na construção de dispositivos de diagnóstico para alguns tipos de câncer.

"Você poderia imaginar um pequeno dispositivo portátil, por exemplo, que o seu médico poderia apontar para algum tecido de uma forma minimamente invasiva e dizer se esta via está corrompida, " ele diz.

Strano destaca que esta é a primeira vez que uma série de sensores com especificidade de uma única molécula foi demonstrada. Ele e seus colegas deduziram matematicamente que tal matriz pode distinguir a geração molecular de "campo próximo" daquela que ocorre longe da superfície do sensor. "Matrizes desse tipo têm a capacidade de distinguir, por exemplo, se moléculas únicas vêm de uma enzima localizada na superfície da célula, ou de dentro da célula, "diz Strano.

O sensor consiste em um filme de nanotubos de carbono embutidos em colágeno. As células podem crescer na superfície do colágeno, e o colágeno também atrai e retém o peróxido de hidrogênio liberado pela célula. Quando os nanotubos entram em contato com o peróxido de hidrogênio preso, sua fluorescência pisca. Contando as oscilações, pode-se obter uma contagem precisa das moléculas incidentes.

Os pesquisadores do laboratório de Strano planejam estudar diferentes formas do receptor EGF para melhor caracterizar o fluxo de peróxido de hidrogênio e seu papel na sinalização celular. Eles já descobriram que moléculas de oxigênio são consumidas para gerar o peróxido.

A equipe de Strano também está trabalhando em sensores de nanotubos de carbono para outras moléculas. A equipe já testou com sucesso sensores de óxido nítrico e ATP (a molécula que carrega energia dentro de uma célula). "A lista de biomoléculas que agora podemos detectar de forma muito específica e seletiva está crescendo rapidamente, "diz Strano, que também aponta que a capacidade de detectar e contar moléculas individuais separa os nanotubos de carbono de muitas outras plataformas de nanosensores.