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Pesquisa do Ipen pode simplificar diagnósticos laboratoriais



03/03/2015

Fonte: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares

Usinagem micrométrica com laser de pulsos ultracurtos terá aplicações como o lab-on-a-chip (Divulgação)Pesquisadores do Centro de Lasers e Aplicações (CLA) do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) estão desenvolvendo uma tecnologia capaz de processar materiais com lasers de pulsos ultracurtos, para viabilizar a produção e a utilização de circuitos microfluídicos com aplicações de grande interesse para o Brasil.

Entre as possibilidades, uma promete revolucionar a instrumentação analítica na medicina: é o lab-on-a-chip (LOC), dispositivo que integra uma ou várias funções de laboratórios em um único chip.

Operacionalmente, o LOC caracteriza-se pelo manuseio de volumes de fluido extremamente baixos para menos de picolitros (10-15 de litros). Os fluidos são transportados e manipulados através de microcanais (circuitos microfluídicos), possibilitando a integração de processos químicos e bioquímicos em microssistemas de análises automatizados, simplificando e agilizando diagnósticos médicos, além de auxiliar no estudo de processos celulares complexos.

O que vai possibilitar essa e outras aplicações é justamente a capacidade de microusinagem ser desenvolvida no âmbito do projeto Temático Multiusuário "Microusinagem com laser de pulsos ultracurtos aplicada na produção e controle de circuitos optofluídicos”, coordenado pelo pesquisador Wagner de Rossi, do CLA. 

De acordo com o pesquisador do Ipen, foi aprovado na Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) o custo de aproximadamente R$ 2,8 milhões. Parte dos recursos será destinada à aquisição de uma estação de trabalho para microusinagem com laser de femtossegundos e de um sistema microfluídico completo, dois equipamentos multiusuários, disponíveis para pesquisadores de outras instituições estaduais que atuem nesse campo, além do próprio Instituto.

"O projeto visa desenvolver a capacidade de produzir estruturas da ordem de microns em qualquer tipo de material, o que já demanda uma pesquisa. Após o processo desenvolvido, vamos construir circuitos microfluídicos, integrar componentes ópticos a eles e aplicá-los”, explica Wagner.

Segundo ele, o objetivo é produzir circuitos opto-microfluídicos dedicados à produção de ensaios imunológicos, à produção de radiofármacos, começando pelo18FDG (2-flúor-2-deoxi-D-glicose), e diversos outros. "Portanto, é um projeto completo, que vai desde a pesquisa básica fundamental até os aplicativos”, acrescenta.

Otimização
O18FDG é a substância fundamental para a tomografia PET (do inglêsPositron Emission Tomography), atualmente o método mais moderno para a detecção de cânceres e outras doenças. O Ipen foi pioneiro na produção desse radiofármaco, mas o processo completo de síntese tal como é feito hoje, envolvendo 16 etapas, poderá ser otimizado se realizado em circuitos microfluídicos, segundo Wagner.

"Será um grande salto para o Ipen, porque vamos construir um circuito microfluídico para produzir18FDG com uma eficiência consideravelmente maior do que temos hoje. Nessa proposta, estamos falando de controle de nanolitros (10-9de litros). Para o instituto, esse é o foco”, acrescenta o físico Anderson Zanardi de Freitas, também pesquisador do CLA. Ele coordena a parte do projeto que utiliza a técnica de tomografia por coerência óptica (OCT, de Optical Coherence Tomography) para a caracterização dos circuitos.

"Nós utilizamos a OCT para reconstruir o sistema em 3D, de forma tomográfica (não superficial), e então conseguimos medir suas dimensões físicas, calcular o volume, além de caracterizar o tipo de regime do microfluído (capilar ou turbulento), e essas informações são importantes para desenvolvimento do microcircuito, ver quanto de solvente ou quanto de reação teremos ali. Saber medir com a técnica de OCT as dimensões físicas e o volume é importante como feedback no processo de microusinagem”, diz Anderson.

Outra aplicação social importante é o desenvolvimento de uma plataforma ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) para diagnóstico de toxoplasmose. O princípio do teste padrão consiste em um ensaio imuno-enzimático que usa anticorpos específicos para detectar antígenos/anticorpos em uma amostra.

O anticorpo é visualizado pelo acoplamento da enzima, e leva-se horas para o processamento. Um arranjo microfluídico vai reduzir esse tempo e o consumo de reagentes, e ainda fornecerá uma plataforma ELISA de dimensões bastante reduzidas. "O arranjo produzido será validado através do teste ELISA padrão", acrescenta Wagner.

Diagnóstico imediato
O processamento de amostras em chips pode ser adaptado para utilização em conjunto com smartphones, ampliando a gama de aplicações e possibilitando levar testes laboratoriais aos recantos mais remotos do País. Funciona assim: os fluidos (amostra) vão para o microchip, onde ocorre uma reação (tipicamente físico-química), possibilitando um diagnóstico imediato. Para análises mais complexas, o resultado dessa reação gera sinal elétrico é enviado de um celular conectado à internet para um centro de referência para análise e diagnóstico. Daí é que vem o termolab-on-a-chip.

O projeto tem vigência até 2018 e conta também com estudantes de pós-graduação orientados por pesquisadores do CLA. A ideia é estimular as pesquisas na área e ao mesmo tempo formar pessoas.

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Governo do Estado de São Paulo
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