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Tag: microfluídica

  • Microfluídica: a pequena e bela tecnologia escondida ao nosso redor

    Quando você pensa em micro ou nanotecnologia, provavelmente pensa em pequenos componentes eletrônicos como o seu telefone, um pequeno robô ou um microchip.

    Mas os testes COVID-19 – que provaram ser fundamentais para controlar a pandemia – também são uma forma de tecnologia miniaturizada. Muitos testes de COVID-19 podem dar resultados em horas sem a necessidade de enviar uma amostra a um laboratório, e a maioria desses testes usa a tecnologia Microfluídica, como você pode ver aqui.

    Diversos produtos já no mercado, desde testes de gravidez a tiras medidores de glicose, impressoras a jato de tinta e testes genéticos, depende da microfluídica.

    Essa tecnologia, sem o conhecimento de muitas pessoas, está em toda parte e é crítica para muitas das coisas que fazem o mundo moderno girar.

    Revisando o conceito de Microfluídica?

    Os sistemas microfluídicos são qualquer dispositivo que processe quantidades reduzidas de líquidos. Os fluidos viajam através de canais mais finos do que um fio de cabelo, e válvulas minúsculas podem ligar e desligar o fluxo. Esses canais são feitos de materiais como vidro, polímeros, papel ou géis.

    Uma maneira de mover os fluidos é com uma bomba mecânica; outra maneira é usar as cargas superficiais de certos materiais; e ainda outra é usar a chamada ação capilar – mais comumente conhecida como absorção.

    A absorção é o processo pelo qual a energia armazenada dentro do líquido o impulsiona através de espaços estreitos.

    Chip Microfluidico – Crédito: Spanky Speed

    Em pequenas escalas, os fluidos se comportam de maneiras não intuitivas.

    Não imagine o fluxo turbulento e caótico saindo de uma mangueira de jardim ou de seu chuveiro. Em vez disso, nos volumes reduzidos de um microcanal, os fluxos são extremamente estáveis. Os fluidos descem pelo canal em fluxos paralelos organizados – chamados de fluxo laminar.

    O fluxo laminar é uma das grandes maravilhas dos sistemas microfluídicos. Os fluidos e partículas no fluxo laminar seguem caminhos que são matematicamente previsíveis – uma necessidade para engenharia de precisão e design de dispositivos médicos.

    Natureza, o grande exemplo de uso da Microfluídica

    Esses processos – inspiradores para pesquisadores – existem na natureza há eras. As plantas transportam nutrientes de suas raízes até os ramos mais altos usando a capilaridade, a inspiração para circuitos microfluídicos que são alimentados de forma autônoma.

    Sistema capilar. Fonte: Wikimedia Commons

    Imitando as propriedades físicas das gotas de chuva, os químicos desenvolveram dispositivos que quebram uma amostra em milhões de gotas e as analisam em velocidades vertiginosas.

    Cada gota é essencialmente um minúsculo laboratório químico que permite aos químicos estudar a evolução das biomoléculas e realizar análises genéticas ultrarrápidas, entre outras coisas.

    E, finalmente, todos os cantos do corpo humano são microfluídicos. Não poderíamos nascer ou funcionar sem intrincados capilares sanguíneos que levam alimentos, oxigênio e moléculas de sinalização para todas as células.

    Os benefícios da tecnologia Microfluídica

    Assim como a microeletrônica, o tamanho é fundamental na microfluídica.

    À medida que os componentes ficam menores, os dispositivos podem contar com as propriedades estranhas de líquidos em escalas micrométrica, e operar com mais rapidez e eficiência e são mais baratos de fabricar. A revolução da microfluídica foi silenciosamente pegando carona em sua contraparte eletrônica.

    Outro grande benefício dos dispositivos microfluídicos é que eles requerem apenas pequenas quantidades de líquido e, portanto, podem ter um tamanho minúsculo. A NASA vem considerando analisadores microfluídicos para seus rovers de Marte há muito tempo.

    A análise de fluidos preciosos – como sangue humano – também se beneficia da capacidade de usar pequenas quantidades de amostras. Por exemplo, medidores de glicose são instrumentos microfluídicos que requerem apenas uma gota de sangue para medir o açúcar no sangue de um diabético.

    Microfluídica em tecnologia, biologia e medicina

    Provavelmente, você usa microfluídica com bastante frequência em sua vida. Por exemplo:

    • As impressoras a jato de tinta emitem pequenas gotas de tinta.
    • As impressoras 3D espremem o polímero fundido através de um bico microfluídico.
    • A tinta em canetas-tinteiro e canetas esferográficas flui através de princípios microfluídicos.
    • Nebulizadores para pacientes asmáticos borrifam uma névoa de gotículas microscópicas de drogas.
    • Um teste de gravidez depende do fluxo de urina dentro de uma tira de papel microfluídica.

    Na pesquisa científica, a microfluídica pode direcionar drogas, nutrientes ou qualquer fluido para partes muito específicas dos organismos para simular com mais precisão os processos biológicos.

    Por exemplo, pesquisadores prenderam vermes em canais e os estimularam com odores para aprender sobre os circuitos neurais. Outra equipe direcionou nutrientes para áreas específicas da raiz de uma planta para observar diferentes reações aos produtos químicos de crescimento.

    Outros grupos criaram armadilhas microfluídicas que capturam fisicamente células tumorais raras do sangue. Sistemas de chips genéticos microfluídicos fornecem o poder de sequenciar rapidamente o genoma humano e tornar realidade os testes de DNA personalizados, como a 23andMe.

    Nada disso teria sido possível sem a Microfluídica.

    Microrreator de 3 entradas.

    O futuro da Microfluídica

    A microfluídica será crítica para conduzir a medicina a uma nova era de ritmo acelerado e acessível. Dispositivos vestíveis que medem as substâncias no suor para monitoramento de exercícios e dispositivos implantáveis ​​que administram medicamentos contra o câncer localmente ao tumor de um paciente são algumas das próximas fronteiras da microfluídica biomédica.

    Os pesquisadores estão desenvolvendo sistemas microfluídicos complexos e fascinantes, chamados de órgãos-em-chip, que têm como objetivo simular vários aspectos da fisiologia humana.

    Se você quer saber mais sobre órgãos-em-chip acesse o nosso artigo que explica um pouco mais do assunto aqui. 

    Diversos laboratórios em todo o mundo estão desenvolvendo plataformas tumor-on-a-chip para testar medicamentos contra o câncer com mais eficiência.

    Esses “avatares” de pacientes permitirão aos cientistas testar novos tratamentos de uma forma que não acarrete custos, sofrimento e questões éticas associadas aos testes em animais ou humanos.

    Imagine ir ao médico, extrair uma biópsia e, em menos de uma semana, usando um dispositivo microfluídico, o médico pode descobrir qual coquetel de drogas funciona melhor para remover o tumor.

    Isso ainda está no futuro, mas o que sabemos é que o futuro será microfluídico.

    Por Albert Folch, via The Conversation 

    Este texto foi escrito originalmente no blog Microfluídica

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    Os argumentos expressos nos posts deste especial são dos pesquisadores. Dessa forma, os textos foram produzidos a partir de campos de pesquisa científica e atuação profissional dos pesquisadores e foi revisado por pares da mesma área técnica-científica da Unicamp. Assim, não, necessariamente, representam a visão da Unicamp e essas opiniões não substituem conselhos médicos.


    editorial

  • Nova técnica de impressão 3D pode levar a diagnósticos rápidos e econômicos

    Usando a técnica de impressão 3D, pesquisadores da Universidade Católica de Lovaina ou KU Leuven, na Bélgica, fabricaram uma versão 3D de um teste de fluxo lateral. A base é um pequeno bloco de polímero poroso, no qual “tintas” com propriedades específicas são impressas em locais precisos

    Esses testes são amplamente utilizados na forma de testes COVID-19 e de gravidez tradicional. Com esse método de impressão, os pesquisadores esperam ser possível o desenvolvimento de testes de diagnóstico de última geração, rápidos, econômicos e fáceis de usar.

    Devido à pandemia de COVID-19 em andamento, todos estão cientes da importância de um diagnóstico rápido. Diversos testes estão disponível e utilizam a técnica conhecida como teste de fluxo lateral.

    Aqui nesse blog, você pode ter acesso a vários textos sobre testes e pesquisas de diagnósticos de COVID19.

    Se você tiver interesse, eu recomendo os textos disponível aqui, aqui e também aqui.

    Resumidamente, esse teste começa com uma coleta da amostra pelo nariz e posteriormente dissolvida em um solvente e usada no kit de teste. O kit contém um material absorvente que desloca a amostra e permite que ela entre em contato com um anticorpo.

    Dessa maneira, caso um vírus esteja presente, uma linha colorida aparecerá. A vantagem desses testes é que eles são econômicos e não precisam de nenhum dispositivo dedicado.

    Os testes de fluxo lateral são úteis para realizar testes simples que levam a uma resposta sim e não, no entanto, eles não são adequados para testes que precisam de um procedimento de várias etapas.

    Assim, esta é a razão pela qual os pesquisadores da KU Leuven decidiram projetar uma nova forma de teste de fluxo lateral com recursos adicionais.

    Manufatura aditiva precisa

    Os pesquisadores usaram uma impressora 3D e criaram um modelo 3D de um teste de fluxo lateral. A base deste modelo é um pequeno bloco de polímero poroso, onde “tintas” com propriedades particulares são impressas em locais precisos.

    Dessa forma, é impressa uma teia de canais e minúsculas “travas” que permitem o escoamento ou impedem onde e quando necessário, sem a necessidade de peças móveis.

    No momento do teste, a amostra é automaticamente direcionada para as várias etapas do teste. Este método ajuda a seguir até procedimentos complexos.

    Os pesquisadores avaliaram seu método, recriando um teste de Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA), usado para detectar a imunoglobulina E (IgE). Você pode saber mais sobre isso aqui.

    Ig E é quantificada para diagnosticar alergias. Isto é, em ambientes de laboratório, esse tipo de teste envolve uma série de etapas, com variação da acidez e diferentes enxágues.

    Os pesquisadores executaram com sucesso todo o processo usando um kit de teste impresso semelhante a um cartão de crédito.

    A complexidade não é um custo

    A grande vantagem da impressão 3D é que você pode adaptar rapidamente o design de um teste para acomodar outro protocolo, por exemplo, para detectar um biomarcador de câncer. Assim, para a impressora 3D, não importa o quão complexa seja a rede de canais.

    O novo método de impressão 3D também é escalonável e econômico. Segundo os pesquisadores, a produção do teste de protótipo Ig E custa cerca de US$ 1,50, mas poderia ser menos de US$ 1.

    O novo método não só oferece oportunidades para diagnósticos mais rápidos e baratos em países desenvolvidos, mas também em países onde há uma maior necessidade de testes diagnósticos de baixo custo e onde a infraestrutura médica não é altamente acessível.

    Dessa forma, atualmente, os pesquisadores estão desenvolvendo sua própria impressora 3D, que será mais flexível se comparada à versão comercial empregada na nova análise.

    Uma impressora otimizada é como uma mini fábrica móvel que pode produzir diagnósticos rapidamente. Você pode então criar diferentes tipos de testes simplesmente carregando um arquivo de design e tinta diferentes. 

    Fonte: AZoM

    Referência bibliográfica 

    Achille, C, et al (2021) 3D Printing of Monolithic Capillarity‐Driven Microfluidic Devices for Diagnostics Advanced Materials. 

    Este texto foi escrito originalmente para o blog Microfluídica e Engenharia Química

    Os argumentos expressos nos posts deste especial são dos pesquisadores. Dessa forma, os textos foram produzidos a partir de campos de pesquisa científica e atuação profissional dos pesquisadores. Além disso, pares da mesma área técnica-científica da Unicamp revisaram o texto. Assim, não, necessariamente, representam a visão da Unicamp e essas opiniões não substituem conselhos médicos.

  • Novo chip microfluídico pode fornecer resultados rápidos de teste de COVID-19 em celulares

    Image by Elchinator from Pixabay

    Pesquisadores da Universidade Rice, em Houston, EUA, desenvolveram um sistema microfluídico com grânulos magnéticos (magnetic beads, em inglês) de superfície modificada aliado a um biossensor eletroquímico para a detecção da proteína característica de COVID-19 e, com o auxílio de um potenciostato, a leitura foi realizada em um smartphone.O potenciostato é um equipamento que aplica um potencial e mede a corrente resultante em um sistema eletroquímico.

    A principal vantagem nesse sistema microfluídico, é não precisar de um laboratório para realizar as análises, podendo ser geradas em hospitais, clínicas ou farmácias podendo ser manipulado por pessoas com experiência em coletas e calibragem do dispositivo. O estudo foi publicado no periódico ACS Sensor.

    De forma geral, o microdispositivo é facilmente transportado e prático, gerando resultados ainda mais rápidos e precisos que exames de PCR.

    O que chama atenção na pesquisa é a especificidade do biossensor, podendo realizar detecções de até 230 pg/mL, e o processo de captação das proteínas N de SARS-CoV-2.

    Como funciona a detecção pelo celular? 

    Ilustrações esquemáticas de (A) chip imunossensor microfluídico destacando a concentração magnética dos grânulos na superfície do sensor, (B) chip imunossensor microfluídico para o dispositivo de diagnóstico baseado em smartphone e (C) configuração experimental e esquema de detecção eletroquímica usando a técnica desenvolvida pelos pesquisadores. Fonte da imagem: American Chemical Society, DOI: https://doi.org/10.1021/acssensors.0c02561

    A amostra é coletada por um tubo capilar por onde também são inseridos os grânulos magnéticos onde são transportados até uma câmara de reação onde ficam em contato com a amostra. Na superfície dos grânulos são ligados os anticorpos de detecção onde a proteína N é ligada.

    Quando os grânulos com a proteína passam pelo campo magnético gerado pelos eletrodos, se conectam com os anticorpos de captura presentes no biossensor, gerando uma corrente proporcional à concentração do biomarcador na amostra. A corrente é lida pelo potenciostato que envia um sinal para o telefone que possui uma curva de calibração baseado na corrente e na concentração.

    Apesar de ainda estar em estágio inicial, necessitando de resultados mais contundentes com relação a acoplar o dispositivo no celular sem a necessidade de utilizar bombas de seringa, a pesquisa nos faz imaginar um futuro em que teríamos equipamentos para acoplar no smartphone como uma capinha e iriamos até a farmácia apenas comprar os testes (biossensores), realizar uma leitura de uma curva de calibração correspondente àquele teste e realizar uma leitura para o exame que for necessário.

    Provavelmente isso não reduziria a importância de resultados em laboratórios clínicos, porém, em casos em que é necessário um positivo ou negativo, como é no caso da COVID-19, esse tipo de tecnologia iria acelerar diagnósticos e até dosagens de medicamentos.

    O Futuro é Agora.

    Este texto foi escritp originalmente no blog Microfluídica e Engenharia Química

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    Os argumentos expressos nos posts deste especial são dos pesquisadores. Dessa forma, os textos foram produzidos a partir de campos de pesquisa científica e atuação profissional dos pesquisadores e foi revisado por pares da mesma área técnica-científica da Unicamp. Assim, não, necessariamente, representam a visão da Unicamp e essas opiniões não substituem conselhos médicos.


    editorial

  • Como os engenheiros químicos podem contribuir para combater o COVID-19?

    O novo coronavírus foi identificado pela primeira vez em meados de novembro de 2019 na cidade de Wuhan, China, e desde então tem se alastrado por todo o mundo, levando a coronavirus disease 19 (COVID-19) a ser considerada uma pandemia pela Organização Mundial de Saúde (OMS), já em Fevereiro de 2020. O vírus SARS-CoV-2, causador da COVID-19, já infectou milhões de pessoas no mundo e matou milhares de pessoas.

    Na época da escrita desse texto (dezembro de 2020), houve 67 210 778 casos confirmados de COVID-19, incluindo 1 540 777 mortes, relatados à OMS. Números estes que não param de crescer tendo em vista a fácil transmissão do vírus por vias aéreas, através de gotículas de saliva presentes na tosse, espirro e fala, portanto, apenas o contato próximo com uma pessoa infectada já seria suficiente para ocorrer a transmissão entre humanos. Tal facilidade de transmissão levou bilhões de pessoas, ao redor do mundo, a permanecer sob quarentena em suas casas, mantendo um rígido distanciamento social [1–4]. É reportado que por volta de 80% dos pacientes infectados com o vírus desenvolvem sintomas leves a moderados, enquanto que, 20% destes podem desenvolver sintomas graves, como pneumonia, síndrome respiratória aguda grave, sepse pulmonar, inclusive desfecho de óbito. Já se têm relatos de que a doença também acomete outros órgãos, além dos pulmões, como o coração, cérebro e rins [5,6].

    O Sars-Cov-2 pertence à família Coronaviridae tendo em vista que, sob análise (microscopia eletrônica) de sua superfície e morfologia, identificam-se espículas formadas por trímeros da proteína S as ‘spike proteins’ que dão aparência de coroa, daí o nome ‘coronavírus’. Observa-se assim, que o novo vírus é da mesma família que o SARS-CoV, que infectou 8000 pessoas e matou 800 em 2002, e do MERS-CoV, que em 2012 infectou 2294 pessoas e matou 35% delas. Até o momento, já foram identificados mais de 14 diferentes eventos de mutação no vírus, com alterações estruturais em sua coroa, dificultando o processo de desenvolvimento de vacinas, devido a transitoriedade de pontos alvo no tratamento contra o vírus, ou seja, sua maior resistência às estratégias propostas pelos pesquisadores envolvidos. Entretanto, sua semelhança com os outros vírus da família Coronaviridae auxilia o processo estratégico de desenvolvimento, além da maior rapidez nas pesquisas sobre a SARS-CoV-2 [2,4,7,8]. O que levou a vacina contra a Covid-19 ser o mais rápido na história [você pode ver, por exemplo, como a vacina da Pfizer funciona nesse link].

    Diante dessa crise sem precedentes na história da humanidade, diversos grupos de pesquisas, empresas e governos estão empenhados no desenvolvimento de vacinas e medicamentos. Isso incluí virologistas, imunologistas, epidemiologistas, oncologistas, biotecnólogos, químicos, bioquímicos , bioinformáticos etc. E não só profissionais dessas áreas estão se empenhando para combater o COVID19. Pessoas das mais diversas áreas do conhecimento estão fazendo a sua parte para que todos nós possamos superar essa crise. Engenheiros químicos também estão tentando contribuir para que possamos conter o vírus SARS-CoV-2. Entretanto, muitos não sabem como utilizar os conhecimentos que possuem em Engenharia Química e colaborar no combate ao COVID19.

    Foi pensando nisso que eu e meus colegas publicamos recentemente o artigo “How Chemical Engineers can contribute to fight the COVID-19” no periódico Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. Nesse trabalho nós discutimos algumas áreas do conhecimento que o engenheiro químico e profissionais afins podem utilizar o amplo espectro de conhecimentos que possuem.

    O papel do engenheiro sempre foi buscar soluções criativas para problemas da sociedade. Desde o início do século XX, os engenheiros químicos vem se especializando no design e operação de processos que sintetizam uma ampla gama de produtos com valor agregado, que vão desde energia, polímeros a chips de computador. Esses engenheiros trabalham em industrias químicas, empresas ambientais, agências administrativas, escritórios, empresas bancárias etc. O engenheiro químico é ensinado a trabalhar no limiar com outras ciências e tecnologias, sem abdicar de conhecimentos bases de Termodinâmica, Fenômenos de Transporte e Engenharia das Reações Química, além de bases científicas da Matemática, Física, Química e Biologia [9,10]. Nesse trabalho nós mostramos como os engenheiros químicos podem utilizar os seus conhecimentos e colaborar no combate ao COVID19.

    Indústria química. Image by LEEROY Agency from Pixabay.

    Nosso trabalho foi organizado a partir do desenvolvimento de vacinas, uma vez que é uma das estratégias eficazes mais comuns para obtenção de imunização populacional. Também foram explicados os protocolos médicos, incluindo os fármacos ativos testados no combate ao COVID-19. Em seguida, foram elucidados os aspectos mais importantes da dinâmica dos fluidos, uma vez que estão diretamente ligados à propagação da doença pelas vias de transmissão por via aérea e à dinâmica das gotas.

    Em seguida, para atender à demanda material gerada a partir da pandemia, por exemplo, equipamentos de proteção individual, foi detalhado o uso da engenharia reversa e da manufatura aditiva (impressão 3D) para contornar tal problema. Finalmente, algumas tecnologias de ponta no diagnóstico de doenças e no monitoramento de pandemia foram exploradas, incluindo diagnósticos baseados em Microfluídica e o uso de Inteligência Artificial.

    Nesse sentido, esta revisão foi dividida nas seguintes seções: vacinas e medicamentos, dinâmica de fluidos, impressão 3D, microfluídica e inteligência artificial. As metas de forma geral de cada seção do artigo são familiarizar o leitor com os trabalhos mais importantes sobre o COVID19 e o tópico em questão e fornecer ao leitor um guia para direcionar suas pesquisas fornecendo pesquisas atuais nessas áreas. Nosso objetivo é que o artigo sirva como uma fonte de informação para pesquisadores, professores, profissionais e estudantes na área de Engenharia Química e áreas correlatas.

    Para ler o artigo de revisão completo intitulado “How Chemical Engineers can contribute to fight the COVID-19”, visite o site do periódico Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers [link aqui].

    Referências

    [1] T. Mohamed, A. El-aziz, J.D. Stockand, Infection , Genetics and Evolution Recent progress and challenges in drug development against COVID-19 coronavirus ( SARS-CoV-2 ) – an update on the status, Infect. Genet. Evol. 83 (2020) 104327. doi:10.1016/j.meegid.2020.104327.
    [2] M. Cascella, M. Rajnik, A. Cuomo, S.C. Dulebohn, R. Di Napoli, Features , Evaluation and Treatment Coronavirus (COVID-19), StatPearls. (2020). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK554776/.
    [3] Corona Time Map, (2020). https://coronatimemap.com/ (accessed May 25, 2020).
    [4] M. A. Sherren, S. Khan, A. Kazmi, N. B., R. Siddique, COVID-19 infection: Origin, transmission, and characteristics of human coronaviruses. Journal of Advances Research. 24 (2020) 91-98. https://doi.org/10.1016/j.jare.2020.03.005
    [5] Q. Gao, L. Bao, H. Mao, L. Wang, K. Xu, M. Yang, Y. Li, L. Zhu, N. Wang, Z. Lv, H. Gao, X. Ge, B. Kan, Y. Hu, J. Liu, F. Cai, D. Jiang, Y. Yin, C. Qin, J. Li, X. Gong, X. Lou, W. Shi, D. Wu, H. Zhang, C.Q. Lan, Development of an inactivated vaccine candidate for SARS-CoV-2, Science (80-. ). 1932 (2020) 1–10. doi:10.1126/science.abc1932.
    [6] S. Zaim, J.H. Chong, V. Sankaranarayanan, A. Harky, COVID-19 and Multi-Organ Response, Curr. Probl. Cardiol. 45 (2020) 1–21. doi:https://doi.org/10.1016/j.cpcardiol.2020.100618.
    [7] B. Korber, W.M. Fischer, S. Gnanakaran, H. Yoon, J. Theiler, W. Abfalterer, B. Foley, E.E. Giorgi, T. Bhattacharya, M.D. Parker, D.G. Partridge, C.M. Evans, T.I. de Silva, C.C. LaBranche, D.C. Montefiori, Spike mutation pipeline reveals the emergence of a more transmissible form of SARS-CoV-2, BioRxiv. (2020) 2020.04.29.069054. doi:10.1101/2020.04.29.069054.
    [8] R. De Alwis, S. Chen, E.S. Gan, E. Eong, Impact of immune enhancement on Covid-19 polyclonal hyperimmune globulin therapy and vaccine development, EBioMedicine. 55 (2020). doi:10.1016/j.ebiom.2020.102768
    [9] Himmelblau, D. M.; Riggs, J. B. Basic Principles and Calculation in Chemical Engineering. 8°. Ed. FT Press, 2012.
    [10] PORTAL LABORATÓRIOS VIRTUAIS DE PROCESSOS QUÍMICOS, O que é a Engenharia Química.
    http://labvirtual.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=113&Itemid=426, (accessed 06 August 2020)

    Este texto foi publicado originalmente no Blog Microfluídica

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    Os argumentos expressos nos posts deste especial são dos pesquisadores. Dessa forma, os textos foram produzidos a partir de campos de pesquisa científica e atuação profissional dos pesquisadores e foi revisado por pares da mesma área técnica-científica da Unicamp. Assim, não, necessariamente, representam a visão da Unicamp e essas opiniões não substituem conselhos médicos.


    editorial

  • Pandemia COVID-19: potencial da Microfluídica como ferramenta para diagnósticos rápidos

    O COVID-19 agora é anunciado como pandemia pela Organização Mundial da Saúde (OMS), fazendo com que muitos países declarem estado de emergência e encerrem lugares públicos. As ferramentas de diagnóstico podem desempenhar um papel fundamental na redução da taxa de disseminação e no controle do vírus. A microfluídica tem o potencial de oferecer ferramentas de diagnóstico de ponto de atendimento rápidas e acessíveis para ajudar nessa condição. Mas primeiro, vamos dar uma olhada nos recursos desse vírus

     O que são coronavírus e COVID-19?

    Os coronavírus são uma família de vírus que podem causar doenças em humanos e animais. Essa família de vírus é chamada corona, pois parece uma coroa sob o microscópio. Os coronavírus podem causar infecções no sistema respiratório em humanos. Dois dos membros conhecidos desta família podem levar à Síndrome Respiratória do Oriente Médio (MERS) ou à Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS). O membro mais recente dessa família causa a Doença do Vírus Corona, também conhecida como COVID-19.

    Como é diagnosticado o COVID-19?

    De acordo com as diretrizes dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC), os clínicos com base nos sinais e sintomas, epidemiologia e histórico de viagens dos pacientes são incentivados a coletar amostras, incluindo uma amostra de saliva, entre outras, para enviar a um laboratório para testes. O teste inclui uma reação em cadeia da polimerase com transcrição reversa (RT-PCR) da amostra e atualmente pode levar alguns dias para ser concluída.

    Por que é importante ter um método de diagnóstico rápido?

    A detecção rápida é de importância crucial em uma pandemia. Milhares de novos casos estão sendo testados todos os dias, o que sobrecarrega os laboratórios. A detecção rápida pode reduzir o número de visitas desnecessárias às clínicas de saúde e ajudará o setor de saúde a salvar vidas, tratando os pacientes com resultados positivos. Além disso, reduz o risco de espalhar o vírus enquanto se aguarda os resultados ou é incerto sobre suas condições. Atualmente, existem testes rápidos disponíveis para alguns vírus que podem levar a um resultado em 30 minutos. Testes semelhantes podem aliviar a carga dos laboratórios e clínicas de saúde, se disponíveis para o COVID-19.

    Como a tecnologia microfluídica pode ajudar na pandemia de COVID-19?

    Como mencionado acima, uma ferramenta de diagnóstico rápido é de suma importância no momento de uma pandemia. É importante notar que pode levar até duas semanas a partir do momento da infecção para que os sintomas sejam observáveis. Isso dá a uma pessoa potencialmente infectada tempo suficiente para espalhar o vírus para 2,2 outras pessoas em média. Para isso, também devemos adicionar o tempo que o laboratório leva para gerar os resultados e devolvê-lo ao paciente e aos hospitais. Um dispositivo de diagnóstico de ponto de atendimento desejável para o COVID-19 deve ter os seguintes recursos:

    • Retorno rápido da amostra para o resultado;
    • Limite de detecção clinicamente relevante;
    • Acessibilidade

    A tecnologia microfluídica é adequada para diagnósticos no local de atendimento. A microfluídica está associada ao manuseio de uma pequena quantidade de fluido em canais e câmaras em escala de mícrons. Essas características, juntamente com as altas relações superfície/volume, permitem que os pesquisadores manuseiem menores quantidade de amostras e reagentes com maior eficiência e gerem resultados mais rapidamente do que os métodos convencionais.

    Os chips de PCR microfluídicos que foram extensivamente desenvolvidos para a detecção de patógenos como vírus ou bactérias, poderiam oferecer uma solução viável aqui, porque, se projetados adequadamente, eles podem se aproximar de um fluxo de trabalho tradicional de laboratório em RT-PCR. Além disso, eles exigem menos volume de reagentes que, por sua vez, reduzem o custo. O custo é crucial neste estágio, pois o vírus está se espalhando pelo mundo e acaba de começar a afetar os países em desenvolvimento com menos recursos disponíveis. A indisponibilidade de ferramentas de diagnóstico acessíveis pode acelerar a disseminação do vírus que estressa os sistemas de saúde.

    Em suma, a pandemia do COVID-19 nos lembra a importância de uma ferramenta de diagnóstico rápida e confiável no ponto de atendimento. A disseminação do vírus poderia diminuir se tivéssemos essas ferramentas em mãos para testes rápidos do vírus. Também poderia diminuir as visitas aos hospitais e a carga de trabalho dos laboratórios, resultando em mais espaço e melhor tratamento para os pacientes e salvando mais vidas. 

    A microfluídica tem potencial para ser usada como uma ferramenta de diagnóstico neste contexto. Ainda estamos nos primeiros estágios dessa pandemia e podemos ter outras pandemias nos ameaçando no futuro. Portanto, temos que usar todo o nosso potencial tecnológico e científico para derrotar esses casos. Biomédicos e pesquisadores são altamente incentivados a examinar os potenciais da tecnologia microfluídica a esse respeito.

    Fonte: uFluidix

    Referências: 

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    Currículo Lattes de Harrson S. Santana

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    Os argumentos expressos nos posts deste especial são dos pesquisadores, produzidos a partir de seus campos de pesquisa científica e atuação profissional e foi revisado por pares da mesma área técnica-científica da Unicamp. Não, necessariamente, representam a visão da Unicamp. Essas opiniões não substituem conselhos médicos.

    editorial
  • Miniaturização das plantas químicas – parte 2: microfluídica (V.3, N.12, 2017)

    Miniaturização das plantas químicas – parte 2: microfluídica (V.3, N.12, 2017)

     

    Na semana passada, nós começamos a entender como as atuais plantas químicas poderão ser reduzidas em tamanho, consumir menos energia, além de gerar menos resíduos, mas mantendo sua capacidade de produção. Se você não leu ainda, corre lá ou clique aqui, kkkk, para lembrar ou aprender o que é intensificação de processos e o que isso tem a haver com a redução do tamanho de equipamentos. Nós vimos que a primeira definição de intensificação de processos (PI), definia esse conceito como uma estratégia de redução no tamanho de uma planta química de modo a atingir um determinado objetivo de produção. Segundo essa definição,  a redução no tamanho poderia ocorrer pela diminuição do tamanho das peças individuais ou pela redução no número de unidades envolvidas, sendo essa redução de volume na ordem de 100 ou mais.

  • Micromáquinas “nadam” em microdispositivos

     Em um estudo recente publicado na Nanoscale, pesquisadores da universidade de Alcalá, na Espanha, descreveram uma integração bem-sucedida de micromotores baseados em nanotubos de carbono* a bordo de laboratórios de bolso para operações moleculares complexas. Esses micromotores ou micromáquinas são protegidos por uma camada resistente às proteínas e podem até nadar através de fluidos biológicos complexos por serem controladas por um campo magnético, além de realizarem detecção molecular baseada em fluorescência e transportar carga em plasma sanguíneo simulado.

  • Dispositivo exposto à luz purifica o ar e produz hidrogênio simultaneamente

    • / Ciências Exatas e da Terra, Microfluídica, V.3, N. 5, 2017
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    Autores

    Texto escrito por Harrison S. Santana

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    Arte por Clorofreela.

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  • Microdispositivos fabricados por impressoras 3D e PDMS

    Prezado leitor, nessa postagem apresento para vocês um interessante método de fabricação de microcanais utilizando impressoras 3D e PDMS desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Wageningen na Holanda. Microdispositivos fabricados em PDMS e por impressoras 3D não são mais uma novidade, como por ser visto e em uma postagem anterior. Cada método tem as suas vantagens e desvantagens.

  • Microdispositivo imita ciclo menstrual feminino

     Pesquisadores da Universidade Northwestern em colaboração com engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts desenvolveram um sistema microfluídico que atua como o sistema reprodutivo feminino, reproduzindo o perfil hormonal do ciclo menstrual de 28 dias.  O microdispositivo foi descrito em um estudo publicado na Nature Communications.O microdispositivo simula o período reprodutivo feminino in vivo e os laços endócrinos entre os módulos do órgão para o ovário, trompa de Falópio (tubas uterinas), útero, colo do útero e fígado, com um fluxo circulante entre todos os tecidos.

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