Os pacientes que lutam com algumas doenças crónicas muitas vezes têm de esperar anos por um diagnóstico adequado. Por exemplo, sintomas como falta de ar podem ser atribuídos a muitos distúrbios pulmonares e cardiovasculares, de modo que os pacientes podem ser tratados para uma doença mal diagnosticada que está longe de ser diagnosticada e tratada com precisão.



Portanto, um dos métodos mais promissores para lidar com este problema é rastrear os níveis de compostos específicos no corpo durante o desenvolvimento de uma doença específica. Seguindo nessa direção, cientistas do Instituto de Físico-Química da Academia Polonesa de Ciências (Varsóvia, Polônia) e da Universidade Nacional de Kaohsiung em Kaohsiung (Kaohsiung, Taiwan) apresentaram suas pesquisas sobre o desenvolvimento de um método para diagnóstico rápido e eficaz de uma doença letal. doença pulmonar.

A fibrose pulmonar idiopática (FPI) é uma doença crônica que causa fibrose pulmonar com resultados fatais, levando à asfixia. Seus sintomas mais comuns são tosse seca e falta de ar, que podem estar associadas a diversos distúrbios. Assim, muitas vezes pode ser mal diagnosticado como muitas doenças diferentes, tornando o diagnóstico preciso longo e árduo, afetando dramaticamente a qualidade de vida do paciente.

Além disso, os sintomas podem ser adiados até que seja tarde demais para tratar o paciente com sucesso. O desenvolvimento da FPI ainda é um mistério médico. Portanto, há uma enorme necessidade de diagnóstico precoce da FPI. A detecção eletroquímica de biomarcadores de FPI é uma das soluções. Biomarcadores são compostos específicos, por exemplo, proteínas, ácidos nucleicos ou outros compostos produzidos anormalmente pelo organismo durante o desenvolvimento da doença. Para a FPI, vários biomarcadores podem ser distinguidos.

Uma delas é a metaloproteinase de matriz-1 (MMP-1), que degrada os colágenos fibrilares do trato respiratório. Apesar das propriedades químicas bem conhecidas da MMP-1, a monitorização rápida deste biomarcador em fluidos corporais como parte da progressão da FPI está agora muito longe de ser um diagnóstico de sonho.

Recentemente, investigadores do Instituto de Físico-Química da Academia Polaca de Ciências (IPC PAS) em Varsóvia (Polónia), em colaboração com cientistas do Departamento de Engenharia Química e de Materiais da Universidade Nacional de Kaohsiung em Kaohsiung (Taiwan), visaram rapidamente rastrear FPI e diagnósticos rápidos desenvolvendo um novo quimiossensor eletroquímico para determinação seletiva, rápida e eficiente do biomarcador de FPI, em particular MMP-1.

Para preparar este quimiossensor, os pesquisadores confiaram na impressão molecular em polímeros, uma técnica baseada na mistura de um monômero funcional, um agente de reticulação e um molde, seguido pela geração de uma matriz polimérica que forma cavidades moleculares em forma de (molécula molde) correspondentes. uma chave molecular que cabe na fechadura de polímero.

Especificamente, eles modificaram o eletrodo transparente (uma lâmina de vidro revestida com o óxido condutor de índio-estanho chamado ITO) com um polímero impresso molecularmente (MIP), poli (TPARA-co-EDOT), feito de dois monômeros, EDOT e TPARA. Além disso, dopado com MoS₂ -Material escamoso 2D, o MIP foi modelado com o epítopo peptídico do biomarcador da proteína MMP-1.

Em seguida, este modelo foi removido do MIP, deixando cavidades moleculares com formato e tamanho característicos das moléculas do epítopo peptídico usadas para impressão. Uma vez que as cavidades correspondem a estas moléculas peptídicas características, o MIP pode ser facilmente utilizado para determinar a molécula correspondente. Curiosamente, dopar o MIP com MoS₂ melhorou significativamente o limite de detecção de MMP-1 em comparação com o MIP não dopado.

Piyush S. Sharma afirma:"A incorporação de novos materiais em quimiossensores eletroquímicos pode melhorar seu desempenho e ajudar a elucidar seu mecanismo de detecção. Em nossa pesquisa, o MIP modelado por (epítopo peptídico) foi dopado com MoS₂ flocos com tamanho médio de 0,6-1,5 μm durante sua deposição como um filme fino em um eletrodo ITO. Essencialmente, este doping duplicou a resposta eletroquímica (acima do fundo) ao biomarcador alvo da proteína MMP-1”.

A macromolécula MMP-1 possui diversos peptídeos localizados em suas bordas, os chamados epítopos, reconhecidos pelo sistema imunológico. Esses epítopos podem ser empregados com sucesso como uma impressão em quimiossensores eletroquímicos MIP. Como a impressão de proteínas não resultaria em sua determinação bem-sucedida, levando a grandes cavidades que cabem em muitos compostos de moléculas menores, as moléculas impressas eram de epítopo peptídico, muito menores que as proteínas.

Além disso, além de seu tamanho menor, os peptídeos são mais estáveis ​​que as proteínas em condições experimentais, inclusive com o uso de solvente orgânico na formação de um filme polimérico na superfície do eletrodo. Vale ressaltar que utilizando MoS₂ flocos permite a detecção do biomarcador MMP-1 e, portanto, da fibrose pulmonar idiopática.

"O MoS₂ O desempenho do eletrodo revestido por película de pAIPs dopados é comparável à literatura recente. Finalmente, o eletrodo foi usado para determinar MMP-1 no meio de cultura de células HEK293T editadas por genes e, em comparação com um ensaio ELISA comercial, sua precisão foi alta", comenta o Prof. Włodzimierz Kutner.

Esta pesquisa, detalhada em ACS Applied Nano Materials , é promissor para monitorar o desenvolvimento de doenças crônicas e progressivas de etiologia e patogênese desconhecidas, incluindo fibrose pulmonar idiopática.

Ainda há espaço para testar a detecção em condições disruptivas, mas esperamos que a impressão molecular em polímeros ganhe mais atenção e aplicação na biomedicina, aproximando a sociedade do diagnóstico rápido e preciso de muitas doenças desafiadoras. Os pesquisadores esperam que seu conceito comprovado de um quimiossensor eletroquímico com impressão molecular também possa ser adaptado a outras doenças e à medicina personalizada.

Mais informações: Mei-Hwa Lee e outros, MoS₂ Eletrodos revestidos com polímero impressos com peptídeos dopados com nanofolhas para determinação eletroquímica de expressão de proteínas ativadas por CRISPR/dCas9, nanomateriais aplicados por ACS (2023). DOI:10.1021/acsanm.3c04130
Fornecido pela Academia Polonesa de Ciências