Sensor de bactérias

Quem nunca tomou um antibiótico sem saber qual bactéria o deixou doente? Embora seja capaz de facilitar o surgimento de microrganismos resistentes, o uso indiscriminado desses remédios costuma ser justificado pela demora dos exames laboratoriais. Mas um estudo publicado na Nature Communications pode ajudar a combater o problema.

A pesquisa, feita por um grupo da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, deu origem a um dispositivo capaz de detectar em tempo real a presença de bactérias em tecidos como músculo e dente, além de equipamentos hospitalares. Mais fino que um fio de cabelo, o sensor é formado por diferentes materiais, que o tornam flexível.

A primeira camada do nanossensor é feita de grafeno, material composto por uma folha de carbono de apenas um átomo de espessura. O grafeno é colocado sobre uma camada de eletrodos de ouro e recebe proteínas antibacterianas capazes de se ligar a bactérias específicas. O conjunto é aplicado sobre um filme de seda.

Composição do nanossensor
O nanossensor é composto por grafeno, que é colocado sobre eletrodos de ouro e recebe proteínas antibacterianas. O dispositivo é aplicado sobre um filme de seda que adere à superfície do corpo. (ilustração: Nature Communications)

Para testar o dispositivo, os pesquisadores escolheram proteínas que se ligam a três diferentes tipos de bactéria: Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Helicobacter pylori. Quando uma delas entra em contato com o grafeno, a carga elétrica da membrana da bactéria é identificada pelos eletrodos que, imediatamente, transmitem a informação para um computador por meio de conexão sem fio.

De acordo com o estudo, testes feitos com a bactéria Escherichia coli comprovam que a presença de apenas uma célula bacteriana já altera a corrente elétrica, mostrando que mesmo infecções decorrentes de um pequeno número de bactérias podem ser diagnosticadas.

Tecnologia eficaz

O sucesso da nova técnica foi comprovado quando os cientistas aderiram o sensor a uma bolsa de administração intravenosa – as mesmas que são usadas em transplante sanguíneo ou administração de soro.

Durante meia hora, foram colocadas diferentes concentrações da bactéria Staphylococcus aureus sobre o dispositivo, e foi possível ver que, quanto maior a quantidade de bactérias, maior era a corrente elétrica detectada pelos eletrodos.

Sensor de bactérias em bolsa de soro
Quando aderido a materiais hospitalares, o dispositivo pode detectar a presença de bactérias no local, evitando a infecção de pacientes. (foto: Manu Manoor)

Os pesquisadores ressaltam que algumas cepas dessa bactéria causam infecções resistentes a antibióticos e costumam ser encontradas somente em hospitais. Segundo eles, o uso do nanossensor em equipamentos hospitalares permitirá que os profissionais da saúde identifiquem e controlem a presença desses microrganismos.

O passo seguinte foi testar a eficiência do nanossensor em um tecido vivo. O dispositivo foi colocado sobre a superfície de um dente bovino – para simular sua aderência a um dente humano – e posicionado em frente à boca de um voluntário. Cada vez que ele respirava, era possível ver as alterações da corrente elétrica na tela do computador.

Veja abaixo um vídeo do experimento disponibilizado pela Nature Communications

Os pesquisadores também aplicaram sobre o dispositivo uma pequena quantidade de saliva humana contendo Helicobacter pylori, bactéria que causa úlcera no intestino e câncer de estômago. Após 15 minutos, o sensor mostrou ser capaz de identificar a presença da bactéria na saliva. O estudo aponta que, caso o procedimento fosse feito em humanos, o diagnóstico seria rápido e indolor.

Pequeno e inofensivo

Além de identificar rapidamente a presença de bactérias, o nanossensor é muito mais maleável e menor que outros dispositivos similares. Segundo Manu Mannoor, coautor do estudo, a tecnologia é totalmente inofensiva. “O sensor não causa danos ao tecido e as propriedades do grafeno o tornam flexível e de fácil aderência.”

“É possível identificar outros microrganismos trocando o tipo de proteína antimicrobiana que se liga ao grafeno”

As três bactérias estudadas fazem parte da flora bacteriana normal e causam doença apenas quando há um desequilíbrio no organismo. Mannoor explica que a intenção do estudo foi descobrir se a tecnologia era funcional. “É possível identificar outros microrganismos trocando o tipo de proteína antimicrobiana que se liga ao grafeno.”

Apesar de usar eletrodos feitos de ouro, o pesquisador acrescenta que a produção do sensor é de baixo custo. “Após a criação desse protótipo, pretendemos diminuir ainda mais seu tamanho, além de fazer com que o dispositivo identifique exatamente que espécie está causando a infecção.”

Mariana Rocha
Ciência Hoje On-line