Aptâmeros, os biossensores baseados em ácidos nucleicos com a capacidade de ligar proteínas específicas ou pequenas moléculas, oferecem uma forma de identificar moléculas alvo sem a complexidade de aparelhos analíticos. Embora sejam cada vez mais utilizados em aplicações de diagnóstico para diversas doenças, o seu potencial como sensores eficazes para o cancro é particularmente notável, porque a detecção precoce do cancro pode levar a uma taxa de cura superior a 90%.



No entanto, os aptâmeros enfrentam limitações críticas, pois são suscetíveis à degradação ou agregação por nucleases ou proteínas carregadas presentes em amostras biológicas, como sangue ou saliva. Isto torna difícil utilizá-los diretamente em amostras clínicas sem primeiro remover essas moléculas. Recentemente, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH) resolveu esse problema usando uma microcápsula à base de proteína.

A equipe de pesquisa liderada pelos professores Seung Soo Oh e Sungwook Woo e Ph.D. o candidato Jinmin Kim, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da POSTECH, desenvolveu um sistema de sensor de aptâmero que permite a detecção rápida de moléculas alvo diretamente de amostras biológicas, eliminando a necessidade de processos de pré-tratamento. Esta pesquisa foi publicada em Biossensores e Bioeletrônica .

Nesta pesquisa, a equipe criou microcápsulas esféricas chamadas proteinossomos, baseadas na automontagem de anfifílicos de polímero de proteína. A microcápsula foi projetada para conter um aptasensor baseado em um aptâmero de troca de estrutura que reage com moléculas alvo para produzir um sinal fluorescente instantaneamente, e sua superfície é composta por uma membrana semipermeável seletiva de tamanho que permite seletivamente que apenas pequenas moléculas alvo passem. através, bloqueando efetivamente a entrada de proteínas prejudiciais maiores.

Os resultados demonstraram que o desempenho ideal do aptasensor para detecção de alvos foi totalmente preservado mesmo em biofluidos não tratados, permitindo a detecção rápida e eficaz de moléculas alvo como o estradiol, um importante hormônio feminino associado ao câncer nos órgãos reprodutivos, a dopamina, um neurotransmissor que é indicativo de doenças de Parkinson ou Alzheimer, e cocaína, uma substância controlada que muitas vezes requer detecção rápida no local.

As cápsulas desenvolvidas pelos pesquisadores demonstraram proteção robusta contra proteínas nocivas.

Por exemplo, os aptasensores alojados nas microcápsulas permaneceram intactos durante 18 horas em soluções de nuclease altamente concentradas, cerca de 300.000 vezes o nível sérico normal. Além disso, aproveitando a propriedade de que cada cápsula funciona como um “recipiente de reação” independente, os pesquisadores demonstraram a operação independente de múltiplos aptasensores na mesma mistura, permitindo a detecção simultânea em tempo real de múltiplas moléculas alvo e monitorando suas respectivas mudanças de concentração.

O professor Seung Soo Oh, que liderou a pesquisa, explicou:"Ao integrar a separação de amostras e a detecção de alvos, fomos pioneiros em uma nova tecnologia de biossensor no local de atendimento de moléculas pequenas que é diretamente aplicável a amostras biológicas, como soro. Esta plataforma tem o potencial de revolucionarão a medicina, abrangendo a detecção precoce de doenças e o tratamento personalizado."

Ph.D. o candidato Jinmin Kim disse:"A plataforma de detecção baseada em proteinossomas é um sistema versátil porque pode ser estendida a sensores para várias moléculas alvo, simplesmente alterando o aptasensor interno."

Mais informações: Jinmin Kim et al, Proteinossomas semipermeáveis ​​encapsulando Aptasensor para detecção direta de alvos em biofluidos não tratados, Biossensores e Bioeletrônica (2024). DOI:10.1016/j.bios.2024.116062
Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang