Novo sensor pode detetar pneumonia através da respiração.

Esperar por radiografias ao tórax ou por resultados laboratoriais para diagnosticar pneumonia e outras doenças pulmonares poderá deixar de ser indispensável no futuro. Uma equipa de investigadores desenvolveu um protótipo de sensor portátil com potencial para identificar estes problemas através da respiração de uma pessoa.

PlasmoSniff: um sensor portátil para detetar doenças pulmonares pela respiração

O dispositivo foi criado por uma equipa do MIT e recebeu o nome PlasmoSniff. A ideia passa por analisar nanopartículas que o doente inala primeiro; quando essas nanopartículas são exaladas, transportam biomarcadores aderentes que podem denunciar sinais de doença em zonas profundas do organismo.

Por enquanto, a tecnologia ainda não foi testada em humanos - apenas em ratinhos -, o que significa que falta trabalho até estar pronta para utilização num consultório médico. Ainda assim, os investigadores mostram-se confiantes quanto ao potencial do conceito.

Com mais validação, acreditam que o sensor poderá tornar-se uma ferramenta rápida e prática em clínicas e até em casa, sem depender de electrónica de nível laboratorial, habitualmente disponível apenas em hospitais.

“Na prática, imaginamos que um doente inale nanopartículas e, em cerca de 10 minutos, exale um biomarcador sintético que reporta o estado do pulmão”, afirma o engenheiro mecânico Aditya Garg.

“A nossa nova tecnologia PlasmoSniff permitiria detetar esses biomarcadores exalados em minutos, no ponto de prestação de cuidados.”

Como funcionam as nanopartículas e os biomarcadores (etiquetas químicas)

As nanopartículas que o sensor procura já vêm a ser desenvolvidas há vários anos. Os biomarcadores - ou etiquetas químicas - associados a essas nanopartículas desprendem-se quando entram em contacto com enzimas protease específicas (pequenos fragmentos de proteínas) que são características de determinadas doenças.

Esse desprendimento fornece aos investigadores um sinal inequívoco para procurar. O problema é que estes biomarcadores são exalados em quantidades muito reduzidas. Para captar vestígios tão subtis, o sistema recorre a uma abordagem chamada plasmónica (o estudo e a manipulação da luz) - daí o nome PlasmoSniff.

Plasmónica e espectroscopia Raman para “amplificar” sinais minúsculos

Em concreto, o sensor baseia-se numa técnica conhecida como espectroscopia Raman, na qual a luz é usada para medir as vibrações de uma molécula. Essas vibrações funcionam como assinaturas do movimento dos átomos nas ligações químicas e permitem identificar moléculas.

O próprio sensor utiliza nanopartículas de ouro suspensas sobre um filme fino de ouro - sendo o ouro um metal particularmente adequado para aplicações de plasmónica. As microfendas internas do sensor, revestidas por água, aprisionam os biomarcadores-alvo e aumentam as suas vibrações o suficiente para que possam ser detetadas.

Um desafio “agulha num palheiro” no ar exalado

A respiração humana contém muitos compostos orgânicos voláteis (VOCs), que podem indicar desde o estado do microbioma intestinal até a eficiência dos processos metabólicos do corpo. No entanto, este sensor foi concebido para isolar apenas uma fracção mínima das substâncias exaladas.

“Isto é um problema de agulha num palheiro”, diz a engenheira mecânica Loza Tadesse.

“O nosso método deteta essa agulha que, de outro modo, ficaria escondida no meio do ruído.”

Estado atual do protótipo e próximos passos para testes em humanos

Nesta fase, os investigadores encontram-se ainda no nível de protótipo: usaram ratinhos em vez de pessoas e procuraram apenas um biomarcador específico.

Testar em respiração humana será mais complexo. Além disso, a equipa precisa de desenvolver um acessório tipo máscara para analisar a respiração do doente ao longo de cerca de cinco minutos.

Este conjunto seria utilizado em combinação com um dispositivo semelhante a um inalador para asma, para permitir a inalação das nanopartículas. Em indivíduos saudáveis, essas nanopartículas circulariam e seriam eliminadas do organismo sem serem degradadas por processos associados à doença.

Potencial clínico e adaptação a outros fins além da pneumonia

Se o desenvolvimento e a escala forem bem-sucedidos nos próximos anos, esta abordagem poderá tornar-se um método importante para monitorizar e detetar doenças. Segundo os investigadores, o conceito pode ser adaptado a uma grande variedade de finalidades, não se limitando a problemas respiratórios como a pneumonia.

Num cenário real de utilização, a rapidez e portabilidade também poderiam reduzir o tempo entre suspeita clínica e triagem inicial, sobretudo em contextos com menor acesso a exames complementares imediatos. Ainda assim, a passagem para uso generalizado exigirá validação clínica rigorosa, definição de protocolos de segurança para as nanopartículas e critérios claros de interpretação dos resultados.

Aplicações fora da saúde humana: químicos industriais e poluentes no ar

O PlasmoSniff poderá ter utilidade também fora da saúde humana, em qualquer situação em que seja necessário detetar no ar vestígios mínimos de químicos com um sensor portátil.

“Não se limita apenas a estes biomarcadores, nem sequer a aplicações de diagnóstico”, afirma Tadesse.

“Também consegue ‘farejar’ químicos industriais ou poluentes transportados pelo ar. Se uma molécula conseguir formar ligações de hidrogénio com a água, podemos usar a sua impressão digital vibracional para a detetar. É uma plataforma bastante universal.”

A investigação foi publicada na revista Nano Letters.