Série Especial - O Mundo do Futuro, hoje (08): Biochips

Já é sabido que nesta série aparecem coisas que muitas vezes nem a ficção apresenta, e o texto a seguir é um ótimo exemplo de que a imaginação é mesmo o limite. Imaginemos, pois, e deixemos o tempo se encarregar de tornar tais devaneios possíveis!

Biochip de pano é feito com agulha e linha de costura
O buraco de uma agulha foi uma metáfora que fez sentido por séculos, para representar as menores coisas que as mãos dos artesãos conseguiam manipular. Hoje talvez esse lugar seja melhor representado pelos transistores dentro de um chip ou pelos dispositivos construídos com a nanotecnologia.

Mas talvez esses representantes de duas épocas não estejam tão distantes como parece.
Cientistas australianos apresentaram um dispositivo microfluídico que junta agulha e linha de costura para formar um biochip, um microlaboratório do tamanho de um selo postal que é capaz de fazer análises químicas e biológicas que há poucos anos só eram possíveis em grandes laboratórios clínicos.

Os biochips estão permitindo replicar a funcionalidade de equipamentos de diagnóstico e exames do tamanho de geladeiras em aparatos que cabem sobre a ponta de um dedo. Eles prometem aplicações revolucionárias na medicina e em áreas como o sensoriamento ambiental.

Wei Shen e seus colegas da Universidade de Monash observam que a fabricação tradicional dos biochips exige a mesma tecnologia usada nos processadores de computador, escavando microcanais em pastilhas de silício, por onde os fluidos podem circular para serem analisados. Mas isto os torna caros, o que tem impedido sua utilização em larga escala.

Na busca de uma alternativa, os cientistas não podiam ter encontrado uma solução mais prosaica: eles conseguiram os mesmos resultados desses microlaboratórios usando fios de algodão, por onde os fluidos escorrem com a mesma precisão que o fazem dentro do chip.

Os cientistas costuraram os fios de algodão, sozinhos ou sobre uma base de papel, formando sensores microfluídicos capazes de detectar e quantificar substâncias liberadas na urina de pacientes com diversos problemas de saúde. Incorporando materiais que atraem e que repelem líquidos nas linhas de algodão, eles conseguiram que os líquidos fluam corretamente por uma linha, sem se misturar, mesmo quando as linhas estão totalmente enroladas umas nas outras.

"A fabricação de dispositivos microfluídicos com linha de costura é simples e relativamente barato porque requer apenas agulhas e máquinas de costura domésticas," afirma equipe em seu artigo, que acaba de ser publicado na revista científica Applied Materials & Interfaces.
O próprio biochip fica mais simples. Enquanto nos biochips tradicionais é necessário usar minúsculas bombas para forçar o líquido pelos microcanais, no chip de tecido o líquido caminha por capilaridade.

"Nossos resultados demonstram que a malha tecida é um material adequado para a fabricação de dispositivos microfluídicos de diagnóstico para monitorar a saúde humana, o meio ambiente e a qualidade de alimentos, especialmente para a população em áreas menos industrializadas ou em regiões mais afastadas," afirmam eles.


Nanossensores detectam sinais de câncer no sangue pela primeira vez
Pesquisadores da Universidade de Yale, nos Estados Unidos, construíram nanossensores capazes de detectar biomarcadores de câncer em uma amostra real de sangue, um feito que poderá simplificar dramaticamente o diagnóstico de tumores e de outras doenças.

O feito foi possível graças à união dos sensores construídos pela nanotecnologia com os biochips, pequenos laboratórios de análises clínicas que cabem na palma da mão, construídos com a mesma tecnologia usada na fabricação dos processadores de computador.

A equipe liderada pelos doutores Mark Reed e Tarek Fahmy usou sensores construídos com nanofios - fios milhares de vezes mais finos do que um fio de cabelo humano - para detectar e medir as concentrações de dois biomarcadores específicos: um para o câncer de próstata e outro para o câncer de mama.

"Os nanossensores vêm sendo desenvolvidos ao longo dos últimos 10 anos, mas até agora eles só funcionavam em condições controladas de laboratório", disse Reed. "Esta é a primeira vez que alguém consegue usá-los para analisar uma amostra de sangue pura, uma complexa solução de proteínas e íons e outros compostos que afetam a detecção."

Para superar o desafio de trazer os nanossensores para a prática, os pesquisadores desenvolveram um novo dispositivo que funciona como um filtro que captura os biomarcadores que estão sendo procurados, retirando-os do sangue e direcionando-os para o interior de um biochip, onde são instalados os nanossensores.

O acúmulo dos antígenos específicos para o câncer de próstata e para o câncer de mama no interior do biochip permite sua detecção pelos sensores de nanofios em concentrações extremamente baixas - da ordem de picogramas por mililitro - com 10% de precisão.
Isto é o mesmo que detectar a concentração de um único grão de sal dissolvido em uma piscina olímpica.

Hoje, os métodos de detecção só são capazes de indicar se um determinado biomarcador está presente ou não no sangue quando ele atinge concentrações suficientemente elevadas para que o equipamento de detecção faça estimativas confiáveis da sua presença. "Este novo método é muito mais preciso e é muito menos dependente da interpretação do operador do equipamento," diz Fahmy.

Além de depender de interpretações de certa forma subjetivas, os testes atuais também são muito trabalhosos. Eles exigem a coleta de uma amostra de sangue, que é enviada para um laboratório onde uma centrífuga separa os diferentes componentes do sangue, isolando o plasma. Finalmente, o plasma sanguíneo é submetido a uma análise química com várias horas de duração. Todo o processo pode levar vários dias.

Em comparação, o novo dispositivo é capaz de ler as concentrações de um biomarcador em poucos minutos. "Os médicos poderiam ter esses pequenos aparelhos portáteis em seus consultórios e obter leituras quase instantâneas", diz Fahmy. "Eles também poderiam levá-los consigo e examinarem os pacientes a domicílio."

Os novos nanossensores também poderão ser utilizados para testar uma ampla gama de biomarcadores ao mesmo tempo - indicadores de condições tão diversas quanto o câncer de ovário e as doenças cardiovasculares. "Nós trouxemos o poder da microeletrônica moderna para a detecção do câncer," conclui o Dr. Reed, que acrescenta que não vê empecilhos para que a nova tecnologia chegue rapidamente ao uso clínico.