Os smartphones são capazes de nos dar direções quando estamos perdidos, enviando fotos e vídeos para nossos amigos em poucos segundos, e até nos ajudando a encontrar a melhor lanchonete em um raio de cinco quilômetros. Mas os pesquisadores da Universidade de Houston estão usando smartphones para outra função muito importante:diagnosticar doenças em tempo real.

Os pesquisadores estão desenvolvendo um sistema de diagnóstico de doenças que oferece resultados que podem ser lidos usando apenas um smartphone e um acessório de lente de US $ 20.

O sistema é ideia de Jiming Bao, professor assistente de engenharia elétrica e da computação, e Richard Willson, Huffington-Woestemeyer Professor de Engenharia Química e Biomolecular. Foi criado por meio de doações dos Institutos Nacionais de Saúde e da Fundação Welch, e foi apresentado em fevereiro em ACS Photonics .

Este novo dispositivo, como essencialmente todas as ferramentas de diagnóstico, depende de interações químicas específicas que se formam entre algo que causa uma doença - um vírus ou bactéria, por exemplo - e uma molécula que se liga a uma única coisa, como um anticorpo de combate a doenças. Uma ligação que se forma entre uma bactéria estreptocócica e um anticorpo que interage apenas com estreptococos, por exemplo, pode apoiar um diagnóstico rigoroso.

O truque é encontrar uma maneira de detectar essas interações químicas rapidamente, barato e facilmente. A solução proposta por Bao e Willson envolve uma lâmina de vidro simples e uma fina película de ouro com milhares de furos.

A criação deste slide é em si uma conquista. Esta tarefa, liderado por Bao, começa com uma lâmina padrão coberta com um material sensível à luz conhecido como fotorresiste. Em seguida, ele usa um laser para criar uma série de franjas de interferência - basicamente linhas - no slide, e então gira 90 graus e cria outra série de franjas de interferência. As interseções desses dois conjuntos de linhas criam um padrão de rede arrastão de exposição aos raios ultravioleta no fotorresiste. O fotorresiste é então revelado e lavado.

Enquanto a maior parte do slide é apagada, os pontos cercados por linhas de laser que se cruzam - os 'buracos' na rede arrastão - permanecem cobertos, basicamente formando pilares de fotoresiste.

Próximo, ele expõe o slide ao ouro evaporado, que se conecta ao fotorresiste e à superfície de vidro limpa ao redor. Bao então realiza um procedimento chamado decolagem, o que essencialmente lava os pilares fotorresistentes e a película de ouro presa a eles.

O resultado final é uma lâmina de vidro coberta por uma película de ouro com filas ordenadas e colunas de orifícios transparentes por onde a luz pode passar.

Esses buracos, medindo cerca de 600 nanômetros cada, são fundamentais para o sistema. O dispositivo de Willson e Bao diagnostica uma doença ao bloquear a luz com uma ligação doença-anticorpo - além de alguns ingredientes adicionais.

É aqui que entra Willson. Um engenheiro biomolecular conhecido internacionalmente, Willson começa colocando anticorpos contra doenças nos orifícios, onde são persuadidos a aderir à superfície do vidro. Próximo, ele flui uma amostra biológica sobre a lâmina. Se a amostra contiver a bactéria ou vírus que está sendo procurado, ele se ligará ao anticorpo no orifício.

Este vínculo sozinho, no entanto, não bloqueia a luz. "A coisa que se liga ao anticorpo provavelmente não é grande e cinza o suficiente para escurecer este buraco, então você tem que encontrar uma maneira de escurecê-lo de alguma forma, "Willson disse.

Willson consegue isso fluindo uma segunda rodada de anticorpos que se ligam às bactérias na lâmina. Ligadas a esses anticorpos estão enzimas que produzem partículas de prata quando expostas a certos produtos químicos. Com este segundo conjunto de anticorpos agora ligado a qualquer bactéria nos orifícios, Willson então expõe todo o sistema aos produtos químicos que estimulam a produção de prata.

Cerca de 15 minutos depois, ele enxagua a lâmina. Graças às propriedades químicas do ouro, as partículas de prata nos buracos permanecerão no lugar, bloqueando completamente a luz.

É aqui que entra o smartphone. Uma das vantagens deste sistema é que os resultados podem ser lidos com ferramentas simples. Um microscópio básico usado em salas de aula do ensino fundamental, Willson disse, fornece luz e ampliação suficientes para mostrar se os orifícios estão bloqueados. Com alguns pequenos ajustes, uma leitura semelhante quase certamente poderia ser feita com a câmera de um telefone, flash e uma lente acoplável.

Este sistema, então, promete leituras acessíveis e fáceis de interpretar.

"Alguns dos sistemas de diagnóstico mais avançados precisam de US $ 200, 000 de instrumentação para ler os resultados, "disse Willson." Com isso, você pode adicionar $ 20 a um telefone que já possui e pronto. "

Ainda existem grandes obstáculos técnicos a serem eliminados antes que o sistema possa ser implementado, Willson observou. Um dos maiores desafios é encontrar uma maneira de conduzir as bactérias e vírus da amostra para a superfície da lâmina para garantir resultados mais precisos.

Mas se esses problemas forem superados, o sistema seria uma excelente ferramenta para profissionais de saúde no campo.

No local de um acidente industrial, por exemplo, os orifícios em uma única lâmina podem ser preenchidos com moléculas que se ligam a 10 contaminantes potenciais, permitindo que as equipes de resposta avaliem rapidamente a situação. Em áreas economicamente desfavorecidas, tal sistema poderia ser usado para rastrear grandes grupos de pessoas para problemas de saúde sérios e generalizados, como diabetes.

"Existem muitas situações em que uma ferramenta de diagnóstico acessível, simples de usar e interpretar pode ser muito útil, "disse Willson." Se seus descartáveis ​​e seu leitor forem baratos, isso torna muito mais fácil estender seu sistema para o mundo real. "