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Tem tosse, dor de garganta e congestão? Qualquer número de vírus respiratórios pode ser responsável. Testes convencionais podem identificar certos prováveis culpados, baseando-se em reações químicas, mas alguns pesquisadores querem trocar a química por mudanças elétricas detectadas por nanomateriais. Hoje, os cientistas relatam o uso de um nanomaterial de espessura de átomo único para construir um dispositivo que pode detectar simultaneamente a presença dos vírus que causam o COVID-19 e a gripe – em níveis muito mais baixos e muito mais rapidamente do que os testes convencionais para ambos.
Os pesquisadores apresentarão seus resultados na reunião de primavera da American Chemical Society (ACS). A ACS Spring 2023 é uma reunião híbrida realizada virtualmente e pessoalmente de 26 a 30 de março e apresenta mais de 10.000 apresentações sobre uma ampla gama de tópicos científicos.
Os sintomas da gripe e do COVID-19 se sobrepõem consideravelmente, dificultando a distinção entre eles, observa Deji Akinwande, Ph.D., que está apresentando o trabalho na reunião.
“Quando esses dois vírus estiverem circulando juntos, como no início deste inverno, seria imensamente útil ter um sensor que pudesse detectar simultaneamente se você tem COVID, gripe, nenhuma das opções acima ou ambas”, diz ele.
Akinwande, que está na Universidade do Texas em Austin, diz que o dispositivo que ele e seus colegas estão desenvolvendo pode ser modificado para testar outras infecções também.
O grupo, incluindo Dmitry Kireev, Ph.D., um pós-doutorando no laboratório de Akinwande, construiu o COVID-19 e o sensor de gripe usando grafeno, uma única camada de átomos de carbono dispostos em um padrão de treliça hexagonal. Sua extrema espessura torna o grafeno altamente sensível a quaisquer mudanças elétricas em seu ambiente. Akinwande e outros pesquisadores veem um enorme potencial em usá-lo e outros nanomateriais semelhantes para criar sensores para muitas aplicações diferentes.
“Esses nanomateriais ultrafinos geralmente detêm o recorde de melhor sensibilidade, mesmo na detecção de átomos individuais, e podem melhorar a capacidade de detectar quantidades muito pequenas de basicamente qualquer coisa que precise ser detectada, sejam bactérias ou vírus, em gás ou no sangue”, diz Akinwande.
Anteriormente, seu grupo relatou projetar uma tatuagem temporária baseada em grafeno que poderia monitorar a pressão arterial. A tatuagem consiste em pares de sensores colocados ao longo das artérias do braço. Metade de cada par envia uma corrente elétrica que seu parceiro detecta. Este sinal é usado para determinar o fluxo sanguíneo.
Para construir o sensor de infecção, os pesquisadores tiveram que fazer o grafeno responder à presença da proteína viral. Para fazer isso, eles observaram o sistema imunológico, que produz anticorpos que são ajustados para reconhecer e se prender a patógenos específicos. Os pesquisadores associaram anticorpos contra o SARS-CoV-2, o vírus que causa o COVID-19, e contra o vírus da gripe ao grafeno. Quando uma amostra de uma pessoa infectada é colocada no sensor, esses anticorpos se ligam às suas proteínas-alvo, provocando uma mudança na corrente elétrica.
Os pesquisadores não tinham as instalações de segurança necessárias para usar vírus inteiros e ativos da gripe ou SARS-CoV-2 para testar o sensor de aproximadamente uma polegada quadrada. Para substituir, eles usaram proteínas desses vírus entregues em um fluido destinado a se assemelhar à saliva. Seus resultados indicaram que o sensor não apenas poderia detectar a presença das proteínas, mas também quando elas estivessem presentes em quantidades extremamente baixas. Essa sensibilidade sugere que o sensor pode ser usado para detectar as partículas virais muito mais esparsas encontradas na respiração, diz Akinwande.
O sensor também funcionou rapidamente, retornando resultados em cerca de 10 segundos após cair em uma amostra, diz ele. Em comparação, os testes convencionais de COVID-19 podem levar minutos ou horas, dependendo do tipo, e um teste duplo de COVID e gripe recentemente autorizado pela Food and Drug Administration dos EUA leva cerca de meia hora para produzir resultados.
Akinwande e seu grupo estão trabalhando para melhorar ainda mais seu desempenho, inclusive expandindo a lista de vírus que pode detectar. Com financiamento da National Science Foundation, eles estão desenvolvendo um sensor projetado para testar variantes do SARS-CoV-2, como omicron e delta. Enquanto eles estão atualmente focando em um design de duas variantes, o teste pode ser adaptado para identificar ainda mais, dizem eles.
Os pesquisadores reconhecem o apoio e financiamento da National Science Foundation.
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