Biochip alimentado por sangue faz exames médicos sem precisar ir ao laboratório

Esquema e protótipo do microlaboratório portátil alimentado por sangue.
[Imagem: Jianzhe Luo et al. - 10.1002/adma.202403568]

Diagnóstico no local

O diagnóstico de doenças metabólicas, como diabetes e osteoporose, é normalmente feito por meio de um exame de sangue, mas como a infraestrutura de saúde existente em áreas remotas não é capaz de dar suporte a esses testes, a maioria dos indivíduos não é diagnosticada nem tratada.

Os métodos convencionais também envolvem processos trabalhosos e invasivos que tendem a ser demorados e inviabilizam o monitoramento em tempo real, particularmente em ambientes da vida real e em populações rurais.

Para lidar com essas dificuldades, pesquisadores desenvolveram um novo dispositivo que utiliza o sangue para gerar eletricidade e então medir sua própria condutividade, fazendo o exame todo em um único aparelho, o que abre as portas para um atendimento médico em qualquer local - você não precisará ir ao laboratório fazer o exame.

"À medida que os campos da nanotecnologia e da microfluídica continuam a avançar, há uma oportunidade crescente de desenvolver dispositivos do tipo biochip capazes de contornar as restrições dos cuidados médicos modernos," disse o professor Amir Alavi, da Universidade de Pittsburgh (EUA). "Essas tecnologias podem potencialmente transformar os cuidados de saúde, oferecendo diagnósticos rápidos e convenientes, melhorando, em última análise, os resultados para os pacientes e a eficácia dos serviços médicos."

Condutividade elétrica do sangue

A nova tecnologia se baseia na condutividade elétrica do sangue, uma métrica valiosa para avaliar vários parâmetros de saúde e detectar condições médicas. Essa condutividade é predominantemente governada pela concentração de sais essenciais, nomeadamente íons de sódio e cloreto. Esses eletrólitos são essenciais para uma infinidade de processos fisiológicos, ajudando os médicos a confirmar um diagnóstico.

"O sangue é basicamente um ambiente à base de água que possui várias moléculas que conduzem ou impedem correntes elétricas," explicou Alan Wells, membro da equipe. "A glicose, por exemplo, é um condutor elétrico. Através dessas medições conseguimos ver como ela afeta a condutividade. Assim, nos permite fazer um diagnóstico na hora."

A equipe projetou um autêntico microlaboratório, ou laboratório em um chip, mas com uma vantagem: O biochip já vem dotado do seu próprio nanogerador de energia. O sangue é usado como substância condutora dentro de um nanogerador triboelétrico integrado, ou TENG, que converte energia mecânica em eletricidade.

Esse mecanismo de autoalimentação permite a miniaturização do biochip, tornando-o totalmente portátil. A equipe também usou modelos de inteligência artificial para estimar diretamente a condutividade elétrica do sangue usando os padrões de voltagem gerados pelo dispositivo.

Para testar sua precisão, a equipe comparou os resultados do biochip com um teste tradicional, e as medições bateram. Isto abre as portas para levar os testes até onde as pessoas vivem. Além disso, os nanogeradores movidos a sangue são capazes de funcionar no corpo onde quer que haja sangue presente, permitindo diagnósticos autoalimentados usando a química sanguínea local.