terça-feira, 4 de agosto de 2020

Inovações médicas: Engenheiros do MIT criam bafômetro para detectar biomarcadores da respiração para diagnosticar doenças, incluindo o COVID-19

Fonte: Medical Innovations  04/08 2020

Inovações médicas : Os engenheiros do MIT desenvolveram um método inovador para monitorar pneumonia ou outras doenças pulmonares, analisando a respiração exalada por um paciente. A nova plataforma também pode ser improvisada para detectar patógenos, incluindo o SARS-CoV-2 que causa o COVID-19.


Os engenheiros do MIT projetaram sensores de nanopartículas que podem diagnosticar doenças pulmonares.

Se uma proteína associada à doença estiver presente nos pulmões, a proteína separa uma

molécula gasosa da nanopartícula, e esse gás pode ser detectado na respiração do paciente.

Crédito: Cygny Malvar

Em um estudo de laboratório com ratos, os pesquisadores mostraram que poderiam usar esse sistema para monitorar pneumonia bacteriana, além de um distúrbio genético dos pulmões chamado deficiência de alfa-1 antitripsina.

 

Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Nature Nanotechnology. https://www.nature.com/articles/s41565-020-0723-4

 

Sangeeta Bhatia, John e Dorothy Wilson, professor de ciências da saúde e tecnologia e engenharia elétrica e ciência da computação no MIT, disse: “Prevemos que essa tecnologia permitiria inalar um sensor e depois expirar um gás volátil em cerca de 10 minutos, que informa sobre o status dos pulmões e se os medicamentos que você está tomando estão funcionando. ”

 

No entanto, mais testes de segurança seriam necessários antes que essa abordagem pudesse ser usada em humanos, mas no estudo com camundongos não foram observados sinais de toxicidade nos pulmões.

 

Sangeeta Bhatia, que também é membro do Instituto Koch do MIT para Pesquisa Integrativa de Câncer e do Instituto de Engenharia Médica e Ciência, é o pesquisador sênior do projeto.

 

 

 O primeiro autor do estudo é o pós-doutorado sênior do MIT, Leslie Chan. Outros autores são Melodi Anahtar, estudante de graduação do MIT, Ta-Hsuan Ong, membro da equipe técnica do MIT Lincoln Laboratory, assistente técnica do MIT Kelsey Hern e líder do grupo associado do Lincoln Laboratory Roderick Kunz.

 

O laboratório de Bhatia trabalha com sensores de nanopartículas que podem ser usados ​​como "biomarcadores sintéticos" há alguns anos. Esses marcadores são peptídeos que não são produzidos naturalmente pelo organismo, mas são liberados pelas nanopartículas quando encontram proteínas chamadas proteases.

 

Os peptídeos inovadores que revestem as nanopartículas podem ser personalizados para serem clivados por diferentes proteases que estão ligadas a uma variedade de doenças. Se um peptídeo é clivado da nanopartícula por proteases no corpo do paciente, é posteriormente excretado na urina, onde pode ser detectado com uma tira de papel semelhante a um teste de gravidez. Bhatia desenvolveu esse tipo de exame de urina para pneumonia, câncer de ovário, câncer de pulmão e outras doenças.

 

Recentemente, ela voltou sua atenção para o desenvolvimento de biomarcadores que poderiam ser detectados na respiração e não na urina. Isso permitiria que os resultados dos testes fossem obtidos mais rapidamente e também evita a dificuldade potencial de obter uma amostra de urina de pacientes que podem estar desidratados, diz Bhatia.

 

A equipe do estudo percebeu que, modificando quimicamente os peptídeos ligados às nanopartículas sintéticas, eles poderiam permitir que as partículas liberassem gases chamados hidrofluoroaminas que poderiam ser exaladas na respiração. Os pesquisadores anexaram moléculas voláteis ao final dos peptídeos de tal maneira que, quando as proteases clivam os peptídeos, eles são liberados no ar como um gás.

 

Desenvolvendo e trabalhando com Kunz e Ong no Lincoln Laboratory, Bhatia e sua equipe criaram um método para detectar o gás da respiração usando espectrometria de massa.

 

A equipe testou os sensores em modelos de camundongos de duas doenças: pneumonia bacteriana causada por  Pseudomonas aeruginosa e deficiência de alfa-1 antitripsina. Durante essas duas doenças, as células imunes ativadas produzem uma protease chamada elastase de neutrófilos, que causa inflamação.

 

Em ambas as doenças, os pesquisadores mostraram que podiam detectar a atividade da elastase de neutrófilos em cerca de 10 minutos. Nesses estudos, os pesquisadores usaram nanopartículas que foram injetadas por via intratraqueal, mas também estão trabalhando em uma versão que pode ser inalada com um dispositivo semelhante aos inaladores usados ​​para tratar a asma.

 

A equipe do estudo também demonstrou que eles poderiam usar seus sensores para monitorar a eficácia do tratamento medicamentoso para pneumonia e deficiência de alfa-1 antitripsina. O laboratório de Bhatia agora está trabalhando no design de novos dispositivos para detectar os sensores expirados que poderiam torná-los mais fáceis de usar, potencialmente permitindo que os pacientes os usassem em casa.

 

Bhatia disse: “No momento, estamos usando a espectrometria de massa como um detector, mas na próxima geração pensamos se podemos fazer um espelho inteligente, onde você respira no espelho ou faz algo que funcionaria como um bafômetro de carro. "

 

O laboratório de Bhatia também está trabalhando em sensores que podem detectar mais de um tipo de protease por vez. Tais sensores podem ser projetados para revelar a presença de proteases associadas a patógenos específicos, incluindo o vírus SARS-CoV-2.

 

Para mais inovações médicas , continue acessando.


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