Pesquisas nucleares
Pesquisadores estão desenvolvendo tecnologia lasers que viabiliza a produção de circuitos microfluídicos
Pesquisadores do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) estão desenvolvendo uma tecnologia capaz de processar materiais com lasers de pulsos ultracurtos e, a partir dela, viabilizar a produção e o uso de circuitos microfluídicos com aplicações de interesse para o Brasil.
Uma delas pode 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 por meio 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 a ser desenvolvida no âmbito do projeto temático multiusuário coordenado pelo pesquisador Wagner de Rossi, do Centro de Lasers e Aplicações (CLA) do Ipen.
De acordo com Rossi, foi aprovado na Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) o custo de aproximadamente R$ 2,8 milhões, além de recursos orçamentários do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), por meio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Comissão Nacional de Energia Nuclear (Cnen).
Equipamentos
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, isto é, disponíveis para pesquisadores de outras instituições estaduais que atuem nesse campo, além do próprio Ipen.
"O projeto visa, primeiro, desenvolver a capacidade de microusinagem, isto é, de produzir estruturas da ordem de microns em qualquer tipo de material. Isso já demanda uma pesquisa. Após o processo desenvolvido, vamos construir circuitos microfluídicos, integrar componentes ópticos a eles, e vamos aplicá-los", explica o pesquisador.
Segundo ele, a ideia é produzir circuitos opto-microfluídicos dedicados à produção de ensaios imunológicos, à produção de radiofármacos, começando pelo 18FDG (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
O 18FDG é a substância fundamental para a tomografia PET (do inglês positron 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 Rossi.
"O que nós estamos propondo é desenvolver um circuito completo para esta finalidade. O Centro de Radiofarmácia vai fornecer todos os insumos e será responsável pelo controle e análise dos resultados obtidos.
O objetivo é a produção mais adequada às necessidades da meia-vida do 18FDG", afirma o pesquisador, salientando que a intenção inicial com essa substância é demonstrar e otimizar o processo usando microfluídica. "A produção em escala comercial ou não é uma questão para o futuro", diz.
"Será um grande salto para o Ipen", avalia o físico Anderson Zanardi de Freitas, também pesquisador do CLA. "Porque nós vamos construir um circuito microfluídico para produzir 18FDG com uma eficiência consideravelmente maior do que temos hoje. Nessa proposta, estamos falando de controle de nanolitros [10-9 de litros].
Para o Ipen, esse é o foco." 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.
Outra aplicação social é o desenvolvimento de uma plataforma Elisa (enzyme-linked immunosorbent assay) para diagnóstico de toxoplasmose. O princípio do teste padrão consiste em um ensaio imunoenzimático 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 Rossi.
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, que é enviado por celular conectado à internet a um centro de referência para análise e diagnóstico. Daí é que vem o termo lab-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 pessoal.
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