p Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU), em Munique, pesquisadores mostram que a luz emitida por uma única molécula pode ser detectada com uma configuração óptica de baixo custo. Seu protótipo pode facilitar o diagnóstico médico. p Os biomarcadores desempenham um papel central no diagnóstico da doença e na avaliação de seu curso. Entre os marcadores agora em uso estão os genes, proteínas, hormônios, lipídios e outras classes de moléculas. Biomarcadores podem ser encontrados no sangue, no líquido cefalorraquidiano, urina e vários tipos de tecidos, mas a maioria deles tem uma coisa em comum:eles ocorrem em concentrações extremamente baixas, e são, portanto, tecnicamente desafiadores para detectar e quantificar.

p Muitos procedimentos de detecção usam sondas moleculares, tais como anticorpos ou sequências curtas de ácido nucleico, que são projetados para se ligar a biomarcadores específicos. Quando uma sonda reconhece e se liga ao seu alvo, reações químicas ou físicas dão origem a sinais de fluorescência. Esses métodos funcionam bem, desde que sejam sensíveis o suficiente para reconhecer o biomarcador relevante em uma alta porcentagem de todos os pacientes que o carregam no sangue. Além disso, antes que tais testes baseados em fluorescência possam ser usados ​​na prática, os próprios biomarcadores ou seus sinais devem ser amplificados. O objetivo final é permitir que a triagem médica seja realizada diretamente nos pacientes, sem ter que enviar as amostras para um laboratório distante para análise.

p Antenas moleculares amplificam sinais de fluorescência

p Philip Tinnefeld, que detém uma cadeira em Físico-Química na LMU, desenvolveu uma estratégia para determinar os níveis de biomarcadores presentes em baixas concentrações. Ele conseguiu acoplar sondas de DNA a minúsculas partículas de ouro ou prata. Pares de partículas ('dímeros') atuam como nanoantenas que amplificam os sinais de fluorescência. O truque funciona da seguinte maneira:as interações entre as nanopartículas e as ondas de luz que chegam intensificam os campos eletromagnéticos locais, e isso, por sua vez, leva a um grande aumento na amplitude da fluorescência. Desta maneira, bactérias que contêm genes de resistência a antibióticos e até vírus podem ser detectadas especificamente.

p "Nanantenas baseadas em DNA têm sido estudadas nos últimos anos, "diz Kateryna Trofymchuk, co-primeiro autor do estudo. "Mas a fabricação dessas nanoestruturas apresenta desafios." O grupo de pesquisa de Philip Tinnefeld agora conseguiu configurar os componentes de suas nanoantenas com mais precisão, e no posicionamento das moléculas de DNA que servem como sondas de captura no local da amplificação do sinal. Juntos, essas modificações permitem que o sinal de fluorescência seja amplificado de maneira mais eficaz. Além disso, no minúsculo volume envolvido, que é da ordem de zeptolitros (um zeptolitro é igual a 10-21 de um litro), ainda mais moléculas podem ser capturadas.

p O alto grau de controle de posicionamento é possibilitado pela nanotecnologia de DNA, que explora as propriedades estruturais do DNA para orientar a montagem de todos os tipos de objetos em nanoescala - em números extremamente grandes. "Em uma amostra, podemos produzir simultaneamente bilhões dessas nanoantenas, usando um procedimento que consiste basicamente em pipetar algumas soluções juntas, "diz Trofymchuk.

p Diagnósticos de rotina no smartphone

p "No futuro, "diz Viktorija Glembockyte, também co-primeiro autor da publicação, "Nossa tecnologia poderia ser utilizada para testes de diagnóstico mesmo em áreas onde o acesso à eletricidade ou equipamentos de laboratório é restrito. Mostramos que podemos detectar diretamente pequenos fragmentos de DNA no soro do sangue, usando um portátil, microscópio baseado em smartphone que funciona com um carregador USB convencional para monitorar o ensaio. "Os smartphones mais novos geralmente são equipados com câmeras muito boas. Além disso, tudo o que é necessário é um laser e uma lente - dois componentes baratos e disponíveis. Os pesquisadores do LMU usaram esta receita básica para construir seus protótipos.

p Eles continuaram demonstrando que fragmentos de DNA que são específicos para genes de resistência a antibióticos em bactérias podem ser detectados por esta configuração. Mas o ensaio pode ser facilmente modificado para detectar toda uma gama de tipos de alvos interessantes, como vírus. Tinnefeld está otimista:"O ano passado mostrou que sempre há necessidade de métodos de diagnóstico novos e inovadores, e talvez nossa tecnologia possa um dia contribuir para o desenvolvimento de um teste diagnóstico barato e confiável que possa ser realizado em casa. "