p Poucos meses depois de estabelecer um recorde de detecção do menor vírus único em solução, pesquisadores do Instituto Politécnico da Universidade de Nova York (NYU-Poly) anunciaram uma nova descoberta:eles usaram uma versão nano aprimorada de seu biossensor de microcavidade patenteado para detectar uma única proteína marcadora de câncer, que é um sexto do tamanho do menor vírus, e moléculas ainda menores abaixo da massa de todos os marcadores conhecidos. Essa conquista quebra o recorde anterior, definindo uma nova referência para o limite de detecção mais sensível, e pode avançar significativamente no diagnóstico precoce da doença. Ao contrário da tecnologia atual, que anexa uma molécula fluorescente, ou rótulo, ao antígeno para permitir que ele seja visto, o novo processo detecta o antígeno sem um marcador de interferência. p Stephen Arnold, professor universitário de física aplicada e membro do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular Othmer-Jacobs, detalhes publicados da conquista em Nano Letras , uma publicação da American Chemical Society.

p Em 2012, Arnold e sua equipe foram capazes de detectar em solução o menor vírus de RNA conhecido, MS2, com uma massa de 6 attogramas. Agora, com o trabalho experimental do colega de pós-doutorado Venkata Dantham e do ex-aluno David Keng, duas proteínas foram detectadas:uma proteína marcadora de câncer humano chamada tireoglobulina, com uma massa de apenas 1 attograma, e a forma bovina de uma proteína plasmática comum, albumina sérica, com uma massa muito menor de 0,11 attograma. "Um attograma é um milionésimo de um milionésimo de um milionésimo de um grama, "disse Arnold, "e acreditamos que nosso novo limite de detecção pode ser menor que 0,01 attograma."

p Este último marco se baseia em uma técnica desenvolvida por Arnold e colaboradores da NYU-Poly e da Fordham University. Em 2012, os pesquisadores estabeleceram o primeiro recorde de dimensionamento ao tratar um novo biossensor com nanorreceptores de ouro plasmônico, aumentando o campo elétrico do sensor e permitindo que até mesmo as menores mudanças na frequência de ressonância sejam detectadas. O plano era projetar um dispositivo de diagnóstico médico capaz de identificar uma única partícula de vírus em um ambiente de ponto de atendimento, sem o uso de preparações de ensaio especiais.

p No momento, a noção de detectar uma única proteína - fenomenalmente menor que um vírus - foi estabelecida como o objetivo final.

p "As proteínas dirigem o corpo, "explicou Arnold." Quando o sistema imunológico encontra o vírus, ele bombeia grandes quantidades de proteínas de anticorpos, e todos os cânceres geram marcadores de proteína. Um teste capaz de detectar uma única proteína seria o teste de diagnóstico mais sensível que se possa imaginar. "

p Para surpresa dos pesquisadores, o exame de seu nanorreceptor sob um microscópio eletrônico de transmissão revelou que a superfície de sua concha de ouro estava coberta com saliências aleatórias aproximadamente do tamanho de uma proteína. Mapeamento de computador e simulações criadas por Stephen Holler, outrora aluno de Arnold e agora professor assistente de física na Fordham University, mostraram que essas irregularidades geram seu próprio campo de sensibilidade local altamente reativo estendendo-se por vários nanômetros, amplificando as capacidades do sensor muito além das previsões originais. "Um vírus é muito grande para ser auxiliado na detecção por este campo, "Disse Arnold." As proteínas têm apenas alguns nanômetros de diâmetro - exatamente o tamanho certo para registrar neste espaço. "

p As implicações da detecção de uma única proteína são significativas e podem estabelecer as bases para a melhoria da terapêutica médica. Entre outros avanços, Arnold e seus colegas postulam que a capacidade de seguir um sinal em tempo real - para realmente testemunhar a detecção de uma única proteína marcadora de doença e rastrear seu movimento - pode gerar uma nova compreensão de como as proteínas se ligam aos anticorpos.

p Arnold chamou o novo método de detecção sem rótulo de "biossensor em modo de galeria sussurrante" porque as ondas de luz no sistema o lembravam da maneira como as vozes ricocheteavam na galeria sussurrante sob a cúpula da Catedral de São Paulo, em Londres. Um laser envia luz através de uma fibra de vidro para um detector. Quando uma microesfera é colocada contra a fibra, certos comprimentos de onda de luz desviam para a esfera e ricocheteiam no interior, criando um mergulho na luz que o detector recebe. Quando uma molécula como um marcador de câncer se agarra a uma nanoconcha de ouro anexada à microesfera, a frequência ressonante da microesfera muda em uma quantidade mensurável.