O diagnóstico da hepatite C e do câncer de ovário – e possivelmente de outras doenças infecciosas, parasitárias, autoimunes, inflamatórias e neurológicas – pode ficar mais barato e, consequentemente, mais disseminado. Um biossensor desenvolvido por pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF-Fapesp) do Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista (Unesp) de Araraquara (SP) está em fase de patenteabilidade junto à agência de inovação. O biossensor foi capaz de detectar, em amostra de sangue, um antígeno associado ao câncer de ovário e anticorpos específicos para a hepatite C. A utilização para fins diagnósticos, obviamente, deverá atender às exigências da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa). No entanto, o sensor como sistema eletroquímico poderá, após o depósito da patente, ser usado comercialmente em outras aplicações tanto para a pesquisa científica quanto na área diagnóstica.

Dada a importância do desenvolvimento da área da nanotecnologia aplicada ao diagnóstico, em âmbito nacional, o trabalho vem sendo realizado por equipe multidisciplinar que envolve os pesquisadores Maria Aparecida Zaghete e João Paulo de Campos da Costa, do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF); as doutorandas Gisane Gasparotto e Glenda Biasotto, do Instituto de Química; o professor Paulo Inácio da Costa, da Faculdade de Ciências Farmacêuticas; da Unesp de Araraquara; além da pesquisadora Talita Mazon, do Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI), de Campinas.

Segundo o engenheiro eletricista João Paulo de Campos da Costa, que trabalhou com o biossensor em seu projeto de iniciação científica, por ser descartável e um método de medida eletroquímica, o microequipamento possibilita diagnóstico mais barato se comparado aos métodos adotados hoje. “Ele permite a redução dos custos de produção em escala comercial, com excelente capacidade de precisão e exatidão. O diagnóstico é simples e eficaz na detecção e quantificação eletroquímica, podendo oferecer rapidez na resposta de análise e na simplificação dos equipamentos atualmente usados em diagnósticos clínicos”, explica o pesquisador. Semelhante aos glicosímetros usados em testes rápidos para a quantificação de glicose sanguínea, o biossensor pode ser aplicado em laboratórios clínicos, veterinários e fitopatológicos, tendo fácil manuseio.

O tempo entre a incubação da amostra de soro do paciente e a reação eletroquímica é de no máximo 60 minutos. A leitura ocorre em, aproximadamente, 20 segundos. “Estão sendo feitas alterações no sentido de obter um tempo máximo de 10 minutos entre a aplicação da amostra de soro e a leitura da reação eletroquímica. A expectativa é o desenvolvimento de um biossensor mais viável econômica e tecnicamente que os testes imunocromatográficos e imunoensaios enzimáticos, atualmente usados para vários diagnósticos em laboratórios clínicos”, adianta João.

Avanço nos materiais

Biossensores com resposta eletroquímica já são usados em pesquisas científicas, existindo, inclusive, vários trabalhos publicados sobre a técnica. Segundo a pesquisadora Maria Zaghete, a maioria utiliza eletrodos de ouro individuais, nos quais proteínas ou ácidos nucleicos são ligados covalentemente (ligação química caracterizada pela organização de um ou mais pares de elétrons entre átomos, causando uma atração mútua entre eles que mantém a molécula resultante unida). O desenvolvimento da reação ocorre com a imersão dos eletrodos em soluções eletrolíticas, ou seja, aquelas onde é possível conduzir eletricidade. “Embora de uso mais comum, esses eletrodos têm algumas desvantagens, entre elas a necessidade de serem tratados e recuperados após seu uso, o que inviabiliza sua aplicação em escala comercial e dificulta manter bom controle de qualidade na sua produção”, explica.

Outros sistemas são baseados na tecnologia de deposição de filmes espessos por tintas condutoras denominada silkscreen, e tem sido empregada na microeletrônica no desenvolvimento de circuitos e dispositivos eletrônicos. Apesar de essa tecnologia de deposição de filmes ser interessante para fabricar sensores e biossensores, ela apresenta vários problemas. A maioria relacionada à compatibilidade de diferentes materiais e ao processo de fabricação, o que leva à necessidade de ciclos mais elaborados para cura e aderência das tintas; baixa reprodutibilidade, devido ao fato de ocorrer evaporação de solventes presentes na formulação da pasta. Embora para a pesquisa científica possam ser adequados, os eletrodos impressos acabam tendo uma maior variação da corrente elétrica, o que dificulta a reprodutibilidade e, consequentemente, sua aplicação em sistemas diagnósticos.

Escala Já o biossensor desenvolvido em Araraquara traz como diferencial a possibilidade de produção em escala comercial, sem a necessidade de tratamentos químicos especiais, com fácil ligação entre o eletrodo de trabalho e proteínas ou ácidos nucleicos de forma covalente, portanto estável. “Devido ao processo de produção simples e barato, esses sensores podem ser descartados sem a necessidade de tratamentos especiais. Uma das novidades deste biossensor é possibilitar o crescimento de nanoestruturas semicondutoras sobre a região do eletrodo de trabalho, onde proteínas ou ácidos nucleicos podem ser ligados, aumentando assim a superfície de ligação e a sensibilidade de detecção”, explica João Paulo.

 

Como ele funciona

 

Em pacientes infectados pelo vírus da hepatite C, o biossensor possibilita a determinação de anticorpos específicos para uma proteína do nucleocapsídio (core) viral. Essa proteína foi produzida no Laboratório de Imunologia Clínica e Biologia Molecular da Unesp de Araraquara, por meio da clonagem da região genômica viral em vetor de expressão bacteriana, sendo usada para a ligação na superfície do eletrodo de trabalho do biossensor. Os anticorpos presentes no soro de indivíduos expostos ao vírus da hepatite C podem ser detectados após formação de complexos antígeno (proteína do core) e os anticorpos da classe de imunoglobulinas G sobre a superfície do eletrodo. Esse complexo formado interfere na transferência de elétrons entre a solução e o eletrodo.No caso do câncer de ovário, o biossensor possibilita a determinação de uma glicoproteína de alto peso molecular denominada antígeno CA 125, que tem sido associada ao desenvolvimento tumoral ovariano. Embora não seja específica desse tecido, em associação com outros parâmetros clínicos e ultrassonográficos essa glicoproteína tem se mostrado um excelente marcador em oncologia ginecológica. Para esse sensor, um anticorpo monoclonal foi ligado à superfície do eletrodo de trabalho, com a finalidade de, na presença do antígeno CA125, no soro de mulheres com suspeita de desenvolvimento tumoral ovariano, ligar-se especificamente a essa glicoproteína, promovendo a interferência na corrente elétrica no sensor.

 

Várias possibilidades para sua aplicação

O uso do biossensor na identificação de anticorpos direcionados para o vírus da hepatite C e proteínas secretadas por células tumorais, caso do câncer de ovário, tem se mostrado, nos testes, um método sensível e específico. Segundo Paulo Inácio da Costa, da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Unesp, isso pode se tornar um diferencial principalmente nas etapas iniciais dessas doenças como também para o monitoramento do tratamento.

O sensor foi desenvolvido com o propósito de auxiliar no diagnóstico das referidas doenças de forma isolada. No momento, não é possível obter os dois diagnósticos na mesma reação, porém o biossensor está sendo aprimorado para a detecção conjunta de duas ou mais doenças infecciosas, como também para a avaliação de mais de um tipo de tumor.

Segundo o pesquisador, essa versatilidade possibilita muitas aplicações, não somente para os diagnósticos que foram testados neste modelo do CDMF. Há potencial de ele ser usado na detecção de outras doenças infecciosas, parasitárias, autoimunes, inflamatórias e neurológicas.

"Estamos apresentando um sistema eletroquímico e suas aplicações serão alvo de novas pesquisas, tanto na área da saúde humana quanto animal. Essa praticidade se deve ao fato de o sensor funcionar como um meio que detecta variações eletroquímicas na sua superfície. Isso significa que qualquer substância que possa ser ligada à superfície do eletrodo de trabalho e que na presença de um ligante promova uma mudança no meio, com interferência na corrente elétrica, pode ser avaliada pelo sistema", explica João Paulo de Campos da Costa, do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais da Unesp.