.
Os cientistas mostraram que podem detectar o SARS-CoV-2, o vírus que causa o COVID-19, no ar usando uma bolha cheia de nanotecnologia que derrama seu conteúdo químico como uma piñata quebrada ao encontrar o vírus.
Esse detector pode ser posicionado em uma parede ou teto, ou em um duto de ar, onde há movimento constante de ar, para alertar os ocupantes imediatamente quando mesmo um nível de rastreamento do vírus estiver presente.
O coração da nanotecnologia é uma micela, uma estrutura molecular composta por óleos, gorduras e às vezes água com espaço interno que pode ser preenchido com ar ou outra substância. As micelas são frequentemente usadas para fornecer drogas anticancerígenas no corpo e são essenciais em sabões e detergentes. Quase todo mundo já encontrou uma micela na forma de bolhas de sabão.
Uma equipe de cientistas do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia criou um novo tipo de micela, que é estampada na superfície com cópias de uma partícula impressa para SARS-CoV-2.
A equipe encheu as micelas com um sal capaz de criar um sinal eletrônico, mas que fica quiescente quando embalado dentro de uma micela. Quando uma partícula viral interage com um dos receptores impressos na superfície, a micela se abre, derramando o sal e enviando um sinal eletrônico instantaneamente.
O sistema funciona como um amplificador de sinal, traduzindo a presença de uma partícula viral em 10 bilhões de moléculas que juntas criam um sinal detectável. Os desenvolvedores dizem que o detector tem vantagens sobre as tecnologias atuais; ele produz um sinal mais rápido, requer um nível muito menor de partículas virais ou produz menos erros.
A equipe publicou suas descobertas on-line em 25 de outubro em MRS Comunicações.
“Há uma necessidade desse tipo de sistema de detecção de baixo custo”, disse o cientista do PNNL Lance Hubbard, especialista em nanotecnologia e autor do artigo. “Talvez possa ser implementado em escolas, hospitais ou salas de emergência antes que os pacientes sejam totalmente avaliados – em qualquer lugar que você precise saber imediatamente que o vírus está presente”.
A tecnologia micelar do PNNL é o produto de uma árdua cadeia de 279 etapas químicas separadas desenvolvidas pelo primeiro autor Samuel Morrison em conjunto com Hubbard e outros cientistas do PNNL.
Detecção de COVID: uma em bilhões
A equipe estima que a tecnologia pode extrair uma partícula viral de bilhões de outras partículas. O detector é tão sensível que a equipe teve dificuldade em identificar o limite inferior. A equipe usou partículas virais inativadas do SARS-CoV-2 e a proteína spike do vírus em seus testes.
Enquanto a tecnologia detecta o vírus em um milissegundo, o dispositivo leva mais um minuto para executar o software de controle de qualidade para confirmar o sinal e evitar alarmes falsos.
As micelas podem ser delicadas, como uma bolha de sabão da varinha de uma criança. Mas, sob certas circunstâncias, os cientistas podem fazer micelas mais resistentes que derramam seu conteúdo na hora e no lugar certos – por exemplo, essas micelas que se abrem quando uma partícula viral é detectada.
A micela PNNL é bicamada, com uma micela revestida de polímero dentro da outra, e toda a estrutura imersa em água. Cada micela tem cerca de 5 mícrons de largura. Na superfície externa há várias partículas impressas, feitas de sílica, com cerca de 500 nanômetros de largura. Cada impressão é uma oportunidade para uma partícula viral causadora de COVID se ligar, fazendo com que a micela de bicamada se abra.
“Combinar micelas com uma tecnologia para imprimi-las ou carimbá-las não é algo que muitas pessoas fizeram antes”, disse Hubbard. “Imprimir uma molécula com nossa molécula de interesse insere uma vulnerabilidade na micela – que é o que queremos neste caso”.
Morrison, um ex-fuzileiro naval, iniciou essa linha de trabalho na esperança de desenvolver uma nova maneira de ajudar os soldados a detectar rapidamente explosivos em combate. Ele se conectou com Hubbard, especialista em nanossíntese. Eles mudaram o foco do projeto para o SARS-CoV-2 quando a pandemia ocorreu. Outros usos possíveis da tecnologia incluem a detecção de fentanil e toxinas ambientais.
A Battelle, que administra e opera o PNNL para o DOE, entrou com um pedido de patente sobre a tecnologia. Os cientistas dizem que a tecnologia precisa ser mais desenvolvida, talvez com um parceiro de licenciamento, antes que possa ser amplamente implantada.
As descobertas são as mais recentes de uma série de desenvolvimentos de pesquisa sobre o COVID-19 por cientistas do PNNL. Os autores do artigo são Morrison, Hubbard e Caleb Allen, Amy Sims, Kristin Engbrecht, Matthew O’Hara e Jared Johnson. O trabalho foi financiado pelo PNNL.
.
