Chip bioeletrônico detecta vitaminas C e D na saliva em menos de 20 minutos

O chip contém dois sensores, cada um dos quais usa corrente elétrica para detectar uma vitamina. Crédito:Nanomateriais Aplicados ACS (2024). DOI:10.1021/acsanm.3c05701

Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) no Brasil desenvolveram um chip bioeletrônico que detecta simultaneamente vitaminas C e D em fluidos corporais. É flexível e fácil de ver e pode ser adaptado para uso em um dispositivo vestível para auxiliar em uma dieta personalizada. Os detalhes estão descritos em um artigo publicado na ACS Applied Nano Materials .

As vitaminas C e D são micronutrientes que desempenham um papel vital no sistema imunológico como participantes nas vias metabólicas envolvidas no combate a vírus e bactérias. O monitoramento dessas vitaminas no organismo pode ajudar a garantir que seus níveis não sejam deficientes nem excessivos.

Contudo, os métodos atualmente disponíveis para isso requerem equipamentos laboratoriais dispendiosos operados por profissionais especializados. Implicam a recolha de amostras de sangue e produzem resíduos perigosos. Detectar e analisar ambas as vitaminas na mesma amostra ao mesmo tempo é difícil.

Para simplificar o processo, pesquisadores vinculados ao Instituto de Física de São Carlos utilizaram recursos relativamente baratos, como carbono, e protocolos de operação rápida para desenvolver um chip eletroquímico para automonitoramento de vitaminas C e D.

O chip é descartável e contém dois sensores, cada um dos quais utiliza corrente elétrica para detectar uma vitamina. No caso da vitamina C, o sensor é feito de nanopartículas de carbono e atua como eletrocatalisador. O sensor de vitamina D é feito de nitreto de carbono grafítico e nanopartículas de ouro combinadas com uma camada de 25(OH)D₃ anticorpos. 25(OH)D₃ é a forma circulante mais abundante de vitamina D devido à sua longa meia-vida.

O chip é fácil de operar. Basta o usuário conectá-lo a um pequeno aparelho eletrônico portátil semelhante a um glicosímetro, inserir uma amostra de saliva ou soro sanguíneo e aguardar que a corrente elétrica indique a presença e os níveis das vitaminas. O resultado é obtido em menos de 20 minutos.

“Ao imobilizar espécies eletroquimicamente ativas na superfície de um dos sensores, conseguimos eliminar a necessidade de rótulos e sondas redox, simplificando o dispositivo e reduzindo a complexidade da análise”, disse Thiago Serafim Martins, primeiro autor do artigo. e atualmente pesquisador do Imperial College London, no Reino Unido.

“Isso torna o chip potencialmente mais prático e eficiente, permitindo que seja usado diretamente em farmácias, clínicas e assim por diante. Além disso, é flexível o suficiente para ser adaptado para uso como um dispositivo vestível, embutido em um protetor bucal ou mordedor e aplicado diretamente. para a pele."

Sua seletividade e especificidade foram confirmadas em experimentos de controle destinados a medir a interferência potencial de outras substâncias normalmente presentes em amostras de sangue e saliva, como vitaminas B12, B1 e B3, glicose, lactato, cloreto de sódio e cloreto de potássio.

O principal desafio enfrentado pelos pesquisadores no desenvolvimento de um chip bioeletrônico para detectar as vitaminas C e D foi garantir que não haveria reações cruzadas entre as vitaminas da amostra analisada pelo chip.

“Para enfrentar esse desafio, projetamos o chip para ter duas áreas de trabalho ou sensores com diferentes químicas de superfície e os configuramos para operar em diferentes potenciais elétricos”, explicou Martins.

Os cientistas vêem potencial para ampliar as capacidades do chip para detectar outros biomarcadores, incluindo aqueles para vários tipos de cancro, embora mais investigação deva ser feita primeiro para validar os sensores. Depois disso, eles planejam registrar uma patente e, eventualmente, licenciar a tecnologia para um fabricante.

Mais informações: Thiago S. Martins et al, Chip bioeletrônico livre de sondas Label-and Redox para monitoramento de vitaminas C e do metabólito 25-hidroxivitamina D3, ACS Applied Nano Materials (2024). DOI:10.1021/acsanm.3c05701
Fornecido pela FAPESP

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