23 de janeiro de 2012 - Engenheiros da Universidade Brown criaram um dispositivo biológico que pode medir concentrações de glicose na saliva humana. A técnica pode eliminar a necessidade de retirar sangue de pacientes diabéticos para controlar os níveis de glicose. O biochip utiliza interferómetros plasmônico e pode ser utilizado para medir uma variedade de substâncias biológicas e ambientais.
Para os 26 milhões de americanos com diabetes, a retirada de sangue é a forma mais comum para verificar os níveis de glicose. É invasivo e, pelo menos um pouco doloroso. Pesquisadores da Universidade de Brown estão trabalhando em um novo sensor que pode verificar os níveis de açúcar no sangue, medindo as concentrações de glicose na saliva em vez de um teste sanguíneo.
A técnica tira vantagem de uma convergência de nanotecnologia e de superfície plasmônica, que explora a interação dos elétrons e fótons (luz). Os engenheiros da Brown gravaram milhares de interferômetros plasmônico em um biochip do tamanho de uma unha e mediram a concentração de moléculas de glicose em água sobre o chip. Os resultados mostraram que o biochip especialmente concebido pode detectar os níveis de glicose semelhantes aos níveis encontrados em saliva humana. Glicose na saliva humana é tipicamente cerca de 100 vezes menos concentrada do que no sangue.
"Esta é a prova de conceito que interferômetros plasmônicos pode ser usado para detectar moléculas em concentrações baixas, usando uma amostra que é dez vezes menor que um fio de cabelo humano", disse Domenico Pacifici, professor assistente de engenharia e principal autor do artigo publicado na Nano Letters, uma revista da Sociedade Americana de Química.
A técnica pode ser usado para detectar outros produtos químicos ou substâncias, desde compostos biológicos até armas biológicas como anthrax, Pacifici disse, "e para detectar todos eles de uma vez, em paralelo, utilizando-se o mesmo chip".
Para criar o sensor, os pesquisadores entalharam uma fenda de cerca de 100 nanômetros de largura e 200 nanômetros encrustado em ambos os lados da fenda. A fenda captura fótons e limita-los. Os sulcos, enquanto isso, espalham os fótons, que interagem com os elétrons livres delimitadores ao redor da superfície do sensor de metal. Esses elétrons livres das interações com os fótons criam um plasma de superfície polar, uma onda especial, com um comprimento de onda que é mais estreito do que um fóton no espaço livre. Estas ondas de plasma de superfície se move ao longo da superfície do sensor até encontrarem os fótons na fenda, bem como duas ondas provenientes de diferentes direções e colidem uns com os outros. Esta "interferência" entre as duas ondas determina o máximo e o mínimo na intensidade da luz transmitida através da fenda. A presença de uma substância para analisar (o composto químico a ser medido) na superfície do sensor gera uma alteração na diferença de fase relativa entre as duas ondas de plasma de superfície, que por sua vez provoca uma alteração na intensidade da luz, medida pelos investigadores em tempo real.
"A fenda está agindo como um misturador para os três feixes - a luz incidente e as ondas de plasma de superfície," diz Pacifici.
Os engenheiros descobriram que poderiam variar o deslocamento de fase para um interferómetro, alterando a distância entre as ranhuras e a fenda, o que significa que pode ajustar a interferência gerada pelas ondas. Os investigadores podem sintonizar os milhares de interferómetros de estabelecer linhas de base, o que poderia, então, ser utilizados para medir com precisão as concentrações de glucose na água tão baixo quanto 0,36 miligramas por decilitro.
"Pode ser possível utilizar esses biochips para realizar o rastreio de biomarcadores múltiplos para pacientes individuais, de uma só vez e, em paralelo, com uma sensibilidade sem precedentes," explica Pacifici.
Os próximo plano dos engenheiros é construir os sensores adaptados para a glicose e outras substâncias para testar os dispositivos. "A abordagem proposta permitirá uma detecção de rendimento muito elevado do ponto de vista ambiental e biologicamente relevantes em um design extremamente compacto. Nós podemos fazer isso com uma sensibilidade que rivaliza com tecnologias modernas", afirma Pacifici.
Tayhas Palmore, professor de engenharia, é um autor de contribuição no artigo. Estudantes de pós-graduação Jing Feng (engenharia) e Vince Siu (biologia), que projetaram os canais microfluídicos e realizaram os experimentos, são listados como os dois primeiros autores no artigo. Outros autores incluem estudante de engenharia de pós-graduação e alunos de graduação Steve Rhieu Vihang Mehta, Alec Roelke da Universidade de Brown.
Os resultados foram publicados na revista Nano Letters. A Fundação Nacional de Ciência de Brown (através de um B. Salomon Richard Prêmio de Pesquisa da Faculdade) financiou a pesquisa.
Fonte (em inglês) : http://www.sciencedaily.com/releases/2012/01/120123115530.htm
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