Pesquisadores do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (Coppe/UFRJ) desenvolveram um biossensor eletroquímico inovador capaz de identificar precocemente biomarcadores associados a doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson. A tecnologia utiliza filamentos produzidos com auxílio de ferramentas computacionais e impressão 3D, permitindo a fabricação de sensores altamente sensíveis e de baixo custo para aplicações biomédicas.

O biossensor indica a presença de substâncias relacionadas às doenças investigadas e, futuramente, também poderá ser utilizado para diagnóstico precoce de câncer de pulmão, ampliando suas possibilidades de aplicação na área da saúde.

O desenvolvimento do dispositivo faz parte da tese de doutorado de Guilherme Sales da Rocha, no Programa de Engenharia Química da Coppe/UFRJ. O pesquisador é bolsista Doutorado Nota 10 da FAPERJ e realizou o trabalho sob orientação da professora Helen Conceição Ferraz, coordenadora do Laboratório de Engenharia dos Fenômenos Interfaciais (Labefit/UFRJ), com coorientação do professor João Victor Nicolini, do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ).

O projeto também resulta de uma colaboração científica entre o Labefit/UFRJ e o Grupo de Materiais Nanoestruturados Funcionais para Aplicações Biotecnológicas (Nano&UFRRJ). Nos dois laboratórios são desenvolvidos os filamentos condutores utilizados na impressão 3D dos sensores e biossensores eletroquímicos, que posteriormente são aplicados em estudos de detecção de biomarcadores.

Os resultados da pesquisa foram publicados em janeiro na revista científica internacional Microchemical Journal, no artigo intitulado “Label-free 3D-printed electrochemical (bio)sensors for detection of biomarkers in neurodegenerative disorders”. O estudo contou ainda com a colaboração das pesquisadoras Iana Oliveira e Beatriz Bertin, da USP São Carlos, sob supervisão da professora Laís Canniatti Brazaca, do grupo BioMicS – Bioanalítica, Microfabricação e Separações.

A pesquisa busca identificar biomarcadores associados às doenças neurodegenerativas por meio de sensores impressos em 3D. Segundo Guilherme Rocha, os eletrodos são produzidos no laboratório com formato de pêndulo utilizando impressão 3D e compostos por grafite, ácido polilático (biopolímero) e óleo de rícino como plastificante. Após a fabricação, são realizados testes eletroquímicos e eletroanalíticos para identificar substâncias específicas associadas às doenças.

No caso da Doença de Parkinson, o biossensor detecta alterações nos níveis de dopamina, enquanto a Doença de Alzheimer pode ser investigada por meio da análise da proteína clusterina, associada à progressão da enfermidade. Os testes foram realizados tanto em amostras sintéticas quanto em soro humano comercial, demonstrando o potencial da tecnologia para aplicações biomédicas.

A professora Helen Ferraz destaca que o desenvolvimento da pesquisa é resultado de uma construção coletiva e da formação de redes de colaboração científica. Segundo ela, o laboratório possui mais de 20 anos de experiência em estudos voltados à detecção precoce de câncer de pulmão, e a proposta de aplicar biossensores eletroquímicos para doenças neurodegenerativas surgiu a partir do trabalho de doutorado de Guilherme, aliado à colaboração com pesquisadores de outras instituições e ao período de mobilidade acadêmica realizado na USP São Carlos.

Outro diferencial da tecnologia é o baixo custo de produção e a portabilidade dos sensores. De acordo com a pesquisadora, é possível imprimir um biossensor em aproximadamente três minutos, com custo estimado de apenas 13 centavos de real, o que abre perspectivas para ampliar o acesso a ferramentas de diagnóstico precoce.

Além desse trabalho, o grupo publicou recentemente outro estudo na revista Microchemical Journal, intitulado “Trends in Electrochemical Immunosensors for Lung Cancer Detection: A Bibliometric Review Analysis”. O artigo analisou 121 estudos científicos por meio de ferramentas de bibliometria para mapear o panorama atual das pesquisas sobre imunossensores eletroquímicos voltados à detecção precoce do câncer de pulmão, identificando avanços, lacunas de conhecimento e novas oportunidades de pesquisa.

Considerado um dos tipos de câncer mais comuns e letais no mundo, o câncer de pulmão frequentemente é diagnosticado em estágios avançados, quando as opções de tratamento são mais limitadas. Ao organizar e analisar o conhecimento existente, o estudo contribui para orientar novas pesquisas, estimular colaborações científicas e acelerar o desenvolvimento de métodos mais eficazes de diagnóstico precoce, com potencial impacto direto na sobrevivência dos pacientes.

Fonte: FAPERJ