Os engenheiros biomédicos e pesquisadores do genoma da Duke University desenvolveram uma abordagem de prova de princípio usando luz para detectar infecções antes que os pacientes apresentem sintomas.

A abordagem foi demonstrada em amostras humanas, e os pesquisadores agora estão desenvolvendo a técnica para colocação em um chip, que poderia fornecer rapidamente, informações simples e confiáveis ​​sobre um paciente. Um dispositivo de diagnóstico baseado neste chip também pode ser portátil.

Os pesquisadores desenvolveram uma nanopartícula à base de prata que se dirige a um marcador molecular específico que se espalha na corrente sanguínea nos primeiros estágios de uma infecção. Quando a luz é direcionada para a amostra, a nanopartícula ligada a um marcador molecular refletirá uma impressão digital óptica distinta.

"Demonstramos pela primeira vez que o uso dessas nanossondas pode detectar materiais genéticos específicos retirados de amostras humanas, "disse Tuan Vo-Dinh, R. Eugene e Susie E. Goodson Distinguished Professor of Biomedical Engineering na Duke 'Pratt School of Engineering e diretor do The Fitzpatrick Institute for Photonics em Duke. Ele também é professor de química.

Os resultados dos experimentos de Duke aparecem online no jornal Analytica Chimica Acta . Hsin-Neng Wang, um pós-doutorado no laboratório de Vo-Dinh, foi o primeiro autor do artigo.

Neste projeto interdisciplinar, a equipe Vo-Dinh colaborou de perto com cientistas do Instituto de Ciências e Política do Genoma de Duke (IGSP), que desenvolveram um método para medir a resposta do hospedeiro à infecção por meio de perfis de RNA.

A pesquisa é apoiada pelo National Institutes of Health, a Agência de Projetos Avançados de Defesa, o Departamento de Defesa e a Fundação Wallace H. Coulter.

Nos experimentos do Duke, as nanossondas são usadas em conjunto com um fenômeno descrito pela primeira vez na década de 1970, conhecido como espalhamento Raman intensificado por superfície (SERS). Quando luz, geralmente de um laser, brilha em uma amostra, a molécula alvo vibra e se espalha de volta em sua própria luz única, frequentemente referido como dispersão Raman. Contudo, esta resposta Raman é extremamente fraca.

"Quando a molécula alvo é acoplada a uma nanopartícula ou nanoestrutura de metal, a resposta Raman é bastante reforçada pelo efeito SERS - muitas vezes por mais de um milhão de vezes, "disse Vo-Dinh, que tem estudado as aplicações potenciais da SERS por décadas.

"Este importante estudo de prova de conceito agora abre caminho para o desenvolvimento de dispositivos que medem vários marcadores derivados do genoma que ajudarão com um diagnóstico mais preciso e rápido de doenças infecciosas no ponto de atendimento, "disse Geoffrey Ginsburg, diretor de medicina genômica do IGSP, diretor executivo do Center for Personalized Medicine da Duke Medicine, e professor de medicina e patologia.

"Isso orientaria as decisões de cuidado que levarão a um tratamento mais eficaz e melhores resultados da terapia antimicrobiana, "Ginsburg disse." Os diagnósticos locais são uma grande promessa para acelerar a medicina de precisão e, mais importante, ajudar os pacientes com recursos limitados a obter acesso a testes moleculares. "