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Sensor pode ser acoplado a diferentes dispositivos de detecção, inclusive alguns que requerem equipamentos portáteis; próximo passo da pesquisa é testar o sensor em amostras de pacientes – Fotos: Arquivo dos pesquisadores
Tecnologia mais acessível detecta material genético do vírus da covid-19
Sensor com custo reduzido de produção pode ser acoplado a diferentes dispositivos de detecção, inclusive equipamentos portáteis
19/01/2021
Por Júlio Bernardes
Arte: Camila Paim / Jornal da USP
Em São Carlos, pesquisadores da USP desenvolvem uma tecnologia de baixo custo para detectar material genético do vírus da covid-19. Os cientistas obtiveram um genossensor que detectou uma sequência de DNA que simula o genoma do vírus SARS-CoV-2. O sensor pode ser acoplado a diferentes dispositivos de detecção, inclusive alguns que requerem apenas equipamentos portáteis. O próximo passo da pesquisa é confirmar a eficiência do genossensor em amostras de pacientes. O estudo tem participação da Embrapa Instrumentação de São Carlos e do Instituto Pelé Pequeno Príncipe, de Curitiba.
Um genossensor é um dispositivo de nanotecnologia que contém três componentes principais, conta o professor Osvaldo Novais de Oliveira Junior, do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP, um dos pesquisadores envolvidos no projeto. “Ele tem um suporte que, no nosso caso, era uma lâmina de vidro recoberta com trilhas de ouro ou nanopartículas de ouro”, descreve, “e uma camada muito fina sobre a qual depositamos o terceiro componente, uma camada ativa que contém uma sequência de fita simples de DNA do SARS-CoV-2”.
A detecção com o genossensor ocorre quando uma sequência complementar é reconhecida na amostra que está sendo analisada, pois essa sequência complementar será hibridizada com a sequência imobilizada no genossensor. “Isso dá um resultado positivo. Se a amostra não contiver essa sequência complementar, não há detecção e o resultado é negativo”, afirma Oliveira Júnior ao Jornal da USP. “Utilizamos quatro maneiras diferentes para fazer a detecção, três das quais empregam equipamentos portáteis.” São elas: impedância elétrica, eletroquímica, medida óptica e microscopia eletrônica de baixa resolução.
As medidas de impedância elétrica e eletroquímica, que correspondem a medir alterações na condução elétrica induzidas pela hibridização (detecção de material genético), podem ser feitas com equipamentos portáteis. “Essas medidas são feitas com um aparelho desenvolvido em São Carlos, denominado Simple-Z, cujo custo de componentes é de aproximadamente 100 dólares. Essa é uma grande aposta para fazer medidas em qualquer local”, ressalta o professor. “A detecção com medida óptica também é feita com aparelho portátil, que é importado e de mais alto custo.”
Diagnóstico preciso
A quarta maneira de detectar emprega imagens dos genossensores após serem expostos às amostras, feitas por microscopia eletrônica de baixa resolução, equivalente à de um microscópio óptico comum. “Mostramos que é possível fazer um diagnóstico muito preciso com análise de imagens usando Inteligência Artificial. Pretendemos verificar em breve se imagens de celulares com ampliação por microscópio acoplado também servem para a análise”, diz Oliveira Junior. ”Isso traria uma revolução na forma de diagnóstico, pois não exige nenhum equipamento. Essa vertente é pesquisada não só para covid-19, mas também para câncer e outras doenças.”
Segundo o professor do IFSC, o genossensor é seletivo, ou seja, só dá positivo se houver a sequência complementar ao DNA do SARS-CoV-2, e tem alta sensibilidade, inclusive superior à técnica de PCR. “Nas medidas com um genossensor otimizado para medidas de impedância, obtivemos uma sensibilidade equivalente a 0,3 cópia de RNA do vírus por microlitro de amostra”, relata. “Para ter uma comparação, com PCR obtém-se sensibilidade superior a 1 cópia por microlitro. Ressalte-se, porém, que nossa eficiência foi obtida com detecção de uma sequência de DNA que simula o RNA do vírus. Não é a detecção do vírus ainda.”
O professor ressalta que para a técnica ser usada clinicamente há um longo caminho a percorrer. “Precisamos confirmar a eficiência do genossensor em amostras de pacientes, provavelmente saliva. Esse é o próximo passo”, planeja. “Além disso, será necessário produzir genossensores, ou seja, kits de teste, em larga escala. Isso requer um grande investimento, e só faz sentido ser realizado em colaboração com empresas ou instituições que colocarão os testes na prática clínica.”
Oliveira Junior menciona que o custo do teste pode ser muito baixo. “Como os genossensores são feitos com quantidades muito pequenas de materiais, por serem produtos de nanotecnologia, o custo de cada unidade é estimado em menos de R$ 10,00″, destaca. “Se for empregado o equipamento portátil Simple-Z desenvolvido na USP em São Carlos, o custo de cada teste será ínfimo, pois o aparelho pode ser usado para um grande número de testes.”
O projeto foi desenvolvido em conjunto pelo IFSC, Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação de São Carlos (ICMC) e Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da USP, Embrapa Instrumentação de São Carlos e o Instituto Pelé Pequeno Príncipe, de Curitiba. “Há todo interesse em transferir a tecnologia, razão pela qual colocamos o artigo numa plataforma aberta enquanto uma revista especializada faz a avaliação”, conclui o professor.
Mais informações: e-mail chu@ifsc.usp.br, com o professor Osvaldo Novais de Oliveira Junior