- MIT desenvolve teste de respiração portátil para detectar biomarcadores de pneumonia em amostra de hálito, com leitura em minutos no ponto de atendimento.
- O método usa nanopartículas inaláveis e um sensor de chip que captura biomarcadores soltos pelos tecidos enfermos, sinalizando a presença da doença.
- Em indivíduos saudáveis, as nanopartículas circulam sem liberar biomarcadores; em infecção, enzimas produzem o corte e liberam os biomarcadores exalados.
- O sensor utiliza plasmonia e espectroscopia Raman para amplificar o sinal dos biomarcadores no fluxo de ar, possibilitando detecção de concentrações muito baixas.
- O objetivo é integrar o sensor a um dispositivo portátil com máscara de coleta e espectrômetro Raman, para diagnóstico rápido de pneumonia e outras condições pulmonares. A pesquisa foi publicada online na Nano Letters.
O MIT desenvolveu um teste de respiração capaz de detectar biomarcadores de doença no hálito de pacientes, com o objetivo de acelerar diagnósticos de pneumonia e outras condições pulmonares. O sistema usa um sensor em chip que captura biomarcadores sintéticos ligados a nanopartículas inaláveis. A ideia é oferecer diagnóstico em minutos, sem depender de radiografia ou resultados de laboratório.
O teste é portátil e funciona como um filtro que prende biomarcadores específicos. Se um paciente está saudável, as nanopartículas circulam sem liberar sinais. Em presença de infecção, enzimas associadas à doença liberam os biomarcadores, que são exalados e quantificados pelo sensor.
Chamado PlasmoSniff, o sensor detecta biomarcadores exalados a concentrações muito baixas. A equipe pretende integrá-lo a um instrumento portátil para uso clínico ou domiciliar, permitindo diagnóstico rápido de pneumonia e de outras doenças pulmonares.
O líder do projeto é Loza Tadesse, professora associada de engenharia mecânica do MIT, que coordena o grupo responsável por dispositivos diagnósticos de uso direto no consultório e em pontos de atendimento. O grupo utiliza espectroscopia para identificar sinais únicos nos biomarcadores.
Sangeeta Bhatia, professora de ciências da saúde e tecnologia, participa com o desenvolvimento de sensores baseados em nanopartículas. Os biomarcadores são projetados para se soltar apenas na presença de enzimas proteases associadas a determinadas doenças.
Em estudo anterior, em 2020, o grupo de Bhatia mostrou que biomarcadores de pneumonia poderiam ser detectados no hálito de camundongos infectados, em concentrações de cerca de 10 partes por bilhão, usando espectrometria de massas, mas com equipamentos volumosos e caros.
A nova abordagem foca em plasmonia para amplificar o sinal vibracional de moléculas via Raman, permitindo detectar com maior sensibilidade em formato portátil. O sensor envolve uma película de ouro com uma camada de nanopartículas e uma interface de vidro que intensifica o campo eletromagnético.
A configuração utiliza uma lacuna de 5 nanômetros entre as partículas de ouro e a película, com uma camada de sílica porosa para facilitar a ligação com moléculas de água. Biomarcadores presos na água têm o sinal Raman amplificado, facilitando a identificação por meio do fingerprint vibracional.
A equipe testou o sensor em amostras de fluido pulmonar de camundongos saudáveis, adicionando biomarcadores de pneumonia. A simulação de respiração foi realizada aquecendo o fluido evaporado, enquanto o sensor detectava o sinal.
Segundo Aditya Garg, pós-doutorando do MIT, a próxima etapa é desenvolver um sistema de coleta de respiração, como uma máscara, para permitir que o paciente inale nanopartículas e expire biomarcadores em cerca de cinco minutos, com leitura por um espectrômetro Raman portátil.
Projetos de “breathalyzers” para doenças ainda estão em estágio experimental e visam condições como certos cânceres, infecções intestinais e vírus. O PlasmoSniff pode, segundo os pesquisadores, também detectar biomarcadores não relacionados a doenças, desde que possuam fingerprint vibracional conhecido.
O estudo foi descrito em detalhes no periódico Nano Letters, com participação de pesquisadores de MIT, incluindo Marissa Morales, Aashini Shah, Daniel Kim, Ming Lei, Jia Dong, Seleem Badawy, Sahil Patel, Sangeeta Bhatia e Loza Tadesse. O apoio financeiro incluiu Open Philanthropy (agora Coefficient Giving), e parte das avaliações ocorreu no MIT.nano.
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