Personalização de sensores nanoeletrônicos para detecção de antígenos virais

O surto da pandemia de COVID em 2020 mostrou mais uma vez a importância dos métodos de deteção rápidos e fiáveis ​​para iniciar medidas eficazes de combate a uma pandemia. Cientistas da Cátedra de Ciência de Materiais e Nanotecnologia da TU Dresden (TUD) fizeram progressos consideráveis ​​no desenvolvimento de soluções altamente inovadoras para a detecção de patógenos virais em dois estudos que apresentaram recentemente.

Os resultados de seu trabalho já foram publicados nas revistas Materiais e interfaces aplicados ACS e Interfaces de materiais avançados.

Sensores nanoeletrônicos personalizados, poderosos e adaptáveis ​​representam uma abordagem promissora para combater as pandemias atuais e futuras. Estes sensores permitem não só o diagnóstico convencional em casos de suspeita de surtos, mas também uma monitorização contínua do ar ambiente em autocarros, comboios, escolas ou instalações de saúde. Isto significa que medidas apropriadas e imediatas podem ser tomadas assim que os vírus aparecerem.

Desde 2020, os cientistas de Dresden têm trabalhado intensamente no desenvolvimento de sensores miniaturizados para a detecção precisa e eficiente de antígenos SARS-CoV-2. Além da equipe TUD liderada pelo Prof. Bergoi Ibarlucea, cientistas do Laboratório Europeu de Biologia Molecular (EMBL) em Hamburgo, do Instituto Leibniz de Pesquisa de Polímeros (IPF) Dresden e da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang ( POSTECH) na Coreia também estiveram envolvidos nos dois estudos.

Sybodies: Uma revolução no reconhecimento biológico

O primeiro estudo, publicado na revista Materiais e interfaces aplicados ACS, descreve uma abordagem inovadora que aumenta significativamente a precisão e a velocidade da detecção do antígeno SARS-CoV-2. Envolve a inserção de nanocorpos sintéticos, conhecidos como sicorpos, em biossensores como receptores.

“Os Sybodies representam uma alternativa rápida, sustentável e eticamente correta que, ao contrário dos anticorpos convencionais, é desenvolvida e fabricada usando métodos não animais”, disse o Prof. Gianaurelio Cuniberti, que coordenou ambos os estudos com o Dr.

“Outra vantagem importante do uso de sybodies é o seu tamanho menor em comparação com os anticorpos, de modo que os processos de reconhecimento biológico podem ocorrer muito mais perto da superfície do sensor, aumentando a força do sinal e tornando os sensores muito mais rápidos e sensíveis”, acrescenta. Os testes iniciais foram conduzidos com sucesso com transistores de efeito de campo baseados em nanofios de silício modificados com sybodies, demonstrando o grande potencial de aplicação desta abordagem.

Superando a perda de sensibilidade em fluidos biológicos

No segundo artigo, publicado na revista Interfaces de materiais avançados, a equipe investigou o aumento da sensibilidade dos sensores quando operam em fluidos biológicos. Essas amostras possuem uma composição molecular complexa, o que limita severamente o alcance de detecção do sensor.

Para resolver esse problema, os cientistas desenvolveram uma modificação especial de superfície com um hidrogel baseado no polímero dielétrico polietilenoglicol. Isso permite que as medições sejam feitas diretamente na saliva e em outras amostras de pacientes e elimina a necessidade de etapas demoradas e dispendiosas de preparação de amostras.