Biossensores possibilitam diagnósticos rápidos e acessíveis

Em dois laboratórios da Universidade Federal de Uberlândia (UFU), um casal de cientistas premiados e seus 12 orientandos produzem biossensores que podem ser usados nas áreas da saúde, meio ambiente e segurança alimentar.

No Campus Umuarama, Ana Graci Brito Madurro, professora do Instituto de Biotecnologia e coordenadora do Laboratório de Biossensores (Labiosens). No Santa Mônica, João Marcos Madurro, professor do Instituto de Química e coordenador do Laboratório de Filmes Poliméricos e Nanotecnologia.

Os grupos visam à detecção de doenças prevalentes no Brasil, o desenvolvimento de sensores mais baratos, portáteis e fáceis de usar, a possibilidade de testes rápidos e a formação de recursos humanos altamente qualificados.

Os biossensores são dispositivos de análise que combinam um detector físico-químico, como um eletrodo, e componentes biológicos, como células, anticorpos ou enzimas, para fazer algum reconhecimento. O eletrodo é uma superfície sólida condutora que possibilita a troca de elétrons entre um circuito elétrico e um solução líquida. 

Um exemplo de biossensor usado em todo o mundo por pessoas com diabetes é o que detecta glicose. Esse foi criado por Leland Clark e Ann Lyons, nos anos 1960, e lançado comercialmente na década seguinte. Nos últimos anos, esses biossensores foram sendo aperfeiçoados para monitoramento contínuo de glicose e se tornaram mais portáteis e menos invasivos.

Os biossensores são estudados por cientistas de diferentes áreas. Na saúde, além de glicose, eles são usados para detectar vírus e câncer. Em outras áreas, profissionais usam biossensores para controlar a qualidade de alimentos e fazer monitoramentos ambientais. 

As pesquisas da UFU visam ao melhoramento da superfície dos eletrodos dos biossensores, buscando maior sensibilidade e precisão nas análises químicas. Aqui, os pesquisadores usam eletrodos fabricados com folhas de acrílico, pintadas com tintas de prata e carvão, que são condutoras. A superfície condutora do eletrodo é modificada com o material preparado na pesquisa. Após essa modificação, ele passa a ser um biossensor, que é capaz de detectar um composto específico por meio de um sinal elétrico.

Os biossensores chamaram a atenção de Madurro e Graci há mais de 20 anos. Os dois já eram doutores quando se casaram, em 2001, e foram para Portugal, fazer estágio de pós-doutorado na Universidade de Lisboa. Ele no departamento de química e ela no de biologia. 

“Um dia, nós assistimos a uma palestra sobre biossensores. Era bem básico, pouca gente trabalhava com isso. Onze horas da manhã, saímos para almoçar. No retorno, eu falei assim [para Graci]: senta aqui. A Universidade de Lisboa tem espaços muito gostosos para você sentar antes da gente começar a trabalhar. Você entende da parte de bioquímica. A minha é química orgânica e eletroquímica. E o que a colega acabou de apresentar é exatamente a junção de artes. O que você acha da gente trabalhar em conjunto?”, recorda Madurro, que recebeu mais um “sim” de Graci.

Duas décadas e meia depois, os grupos coordenados por eles já desenvolveram biossensores utilizados para monitorar câncer de mama, hormônios da tireoide, hanseníase, dengue e outras doenças identificadas por sequências de DNA. O foco, segundo Madurro, são pesquisas com impacto social e econômico relevante para a população brasileira. As equipes buscam trabalhar com independência tecnológica e economia de recursos, por meio da produção interna de tudo que for possível: nanomateriais, tintas condutoras, eletrodos, layout das placas e impressões.

Os pesquisadores da UFU trabalham no desenvolvimento de biossensores portáteis capazes de se conectar diretamente a celulares, ampliando o acesso a diagnósticos rápidos e de baixo custo. A tecnologia utiliza pequenos potenciostatos, do tamanho de um pendrive, que são acoplados a um smartphone. Basta conectar o dispositivo, inserir o eletrodo produzido no laboratório e realizar a análise na hora, no aplicativo do celular que executa toda a leitura eletroquímica do sensor, sem necessidade de equipamentos volumosos ou de infraestrutura laboratorial. Essa miniaturização torna possível levar o biossensor a campo, incluindo áreas remotas, para monitoramento de doenças, controle de qualidade de água e alimentos e outras aplicações.

Graci e Madurro destacam o trabalho dos orientandos, que são formados para terem autonomia científica. São mais de 40 mestres e doutores formados desde os anos 2000, muitos hoje pesquisadores e docentes em universidades brasileiras e no exterior.

Madurro tem 11 cartas-patentes concedidas de 38 depositadas, mais de 80 artigos científicos publicados e já recebeu 15 prêmios. Em outubro, assumiu a presidência da Sociedade Brasileira de Eletroquímica e Eletroanalítica. Graci tem 39 patentes depositadas, sendo 10 cartas-patentes concedidas e um registro de programa de computador, já publicou 86 artigos científicos e recebeu 11 prêmios.

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