Estatísticas epidemiológicas de doenças transmitidas por mosquitos impressionam. Segundo a Secretaria de Vigilância em Saúde do Ministério da Saúde, em 2016 foram notificados cerca de 1,5 milhão de casos de dengue, 272 mil de febre chicungunha e 215 mil de febre zika. Em 2015, foram 143 mil casos de malária. Estratégias de combate a essas epidemias incluem prevenção – por meio do combate às diversas espécies de mosquitos transmissores –, desenvolvimento de vacinas, vigilância epidemiológica com rápido diagnóstico dos doentes e tratamento clínico e ambulatorial.
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No quesito da vigilância epidemiológica, grupos em universidades brasileiras pesquisam o desenvolvimento de biossensores de baixo custo para acelerar o diagnóstico. Um exemplo é o imunochip para detecção de doença da dengue que está em desenvolvimento no grupo BioPol dos Departamentos de Química e de Bioquímica e Biologia Molecular da Universidade Federal do Paraná (UFPR), em Curitiba.
“No nosso sensor, a detecção da doença da dengue é indireta. O que se detecta não é o vírus, mas um antígeno característico da infecção. Essa detecção se dá através de anticorpos ancorados no biossensor, que detectam rapidamente a presença do antígeno no soro e, indiretamente, nos dá a resposta de infecção”, disse o doutorando em bioquímica Cleverton Pirich, um dos autores do estudo.
O imunochip é capaz de detectar a presença de moléculas do antígeno (NS1) para a dengue em soro sanguíneo, fornecendo um resultado positivo ou negativo de forma rápida. Resultados do trabalho foram publicados no periódico Biosensors and Bioelectronics. O sensor é baseado na tecnologia das microbalanças de cristal de quartzo (MCQ). O termo microbalança se refere à capacidade desses dispositivos detectarem quantidades de uma molécula, a exemplo de uma proteína, na ordem de nanogramas (bilionésimos de grama).
Isso é possível devido a uma propriedade eletroquímica chamada efeito piezoelétrico. Piezoeletricidade é a capacidade de alguns cristais gerarem tensão elétrica como resposta a uma pressão mecânica. Os sensores piezoelétricos são dispositivos que usam o efeito piezoelétrico para medir pressão, aceleração, tensão ou força, convertendo-os em sinal elétrico.
Para validar os resultados e a eficiência do imunochip desenvolvido em Curitiba, Pirich e sua orientadora, a professora Maria Rita Sierakowski, contaram com a colaboração do professor Roberto Manuel Torresi, do Departamento de Química Fundamental do Instituto de Química (IQ) da Universidade de São Paulo, quanto ao funcionamento e interpretação de resultados em uma microbalança com dissipação de energia (MCQ-D).
“A microbalança utiliza o efeito piezoelétrico reverso. No caso específico do novo imunochip, um sinal elétrico é aplicado ao cristal e a frequência desse sinal muda quando algumas moléculas de antígeno (NS1) para a dengue presentes em uma amostra se depositam sobre o cristal”, disse Torresi. No laboratório coordenado pelo professor Torresi há uma das mais sofisticadas e precisas microbalanças de cristal de quartzo em operação no Brasil. O equipamento foi adquirido com apoio da FAPESP.
Assim como o imunochip, a microbalança MCQ-D também baseia sua operação na detecção utilizando efeito piezoelétrico reverso. Só que sua precisão é de outra ordem de grandeza, além de detectar também mudanças reológicas.
“A microbalança do nosso laboratório é muito mais sofisticada que outras existentes no país”, disse Torresi, que também assina o artigo publicado na Biosensors and Bioelectronics e coordena o Projeto Temático “Otimização das propriedades físico-químicas de materiais nanoestruturados e suas aplicações em reconhecimento molecular, catálise e conversão/armazenamento de energia".
A microbalança do IQ (MCQ-D) e as do BioPol (MCQ, adquirida com apoio da Capes, e MCQ-D, com apoio da Finep) confirmaram a presença do antígeno NS1 para a doença da dengue em todas as amostras de soro que foram contaminadas por acréscimo desse antígeno, para as quais o imunochip havia sido produzido contendo o anticorpo NS1, resultando num resultado positivo de detecção.
Aplicações ambientais
“O imunochip foi desenvolvido para detectar moléculas do antígeno da doença da dengue em qualquer material em meio líquido. Mas o princípio pode ser aplicado na detecção de outras doenças, assim como em aplicações ambientais e saúde para detectar moléculas contaminantes presentes em água, alimentos e meio ambiente, por exemplo”, disse Sierakowski. A base do imunochip é um cristal de quartzo importado, sobre a qual são depositados os demais componentes em finas camadas. A primeira, logo acima do cristal, é de ouro. Imediatamente acima está uma película de um polímero chamado polietilenimina.
Por fim, sobre o polímero é colocado um nanofilme de nanocristais de celulose, oriundo de tratamento químico de resíduos industriais de celulose bacteriana, preparado para reagir quimicamente na presença do antígeno da dengue. A reação química acarreta uma mudança de resposta dos nanocristais, que é refletida pela alteração dos seus padrões de frequência e de dissipação de energia.
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