Pesquisadores desenvolveram um adesivo de microagulhas autônomo que pode monitorar vários biomarcadores de saúde sem a necessidade de coleta de sangue, baterias ou dispositivos externos. Em testes de prova de conceito usando pele sintética, os pesquisadores demonstraram que os adesivos podem coletar amostras de biomarcadores em períodos de 15 minutos a 24 horas.
“Biomarcadores são indicadores mensuráveis de processos biológicos que podem nos ajudar a monitorar o estado de saúde e diagnosticar doenças”, diz Michael Daniele, autor correspondente de um artigo sobre o trabalho. “A grande maioria dos testes convencionais de biomarcadores depende da coleta de amostras de sangue. As amostras de sangue não são apenas inconvenientes para a maioria das pessoas, mas também apresentam desafios para profissionais médicos e desenvolvedores de tecnologia. Isso ocorre porque o sangue é um sistema complexo e você precisa remover plaquetas, glóbulos vermelhos, etc., antes de poder testar o fluido relevante.”
“O adesivo que desenvolvemos usa microagulhas para coletar amostras do fluido que envolve as células nas camadas dérmica e epidérmica logo abaixo da camada celular mais externa de nossa pele”, explica Daniele, professor de engenharia elétrica na North Carolina State University e no Lampe Joint Department of Biomedical Engineering da University of North Carolina e da University of North Carolina em Chapel Hill. “Este fluido, conhecido como fluido intersticial dérmico (ISF), contém quase todos os biomarcadores encontrados no sangue. Além disso, o ISF é uma amostra mais ‘limpa’ – não requer o pré-processamento necessário para o sangue antes do teste. Essencialmente, ele simplifica o processo de teste de biomarcadores.”
Daniele e seus colegas desenvolveram um adesivo de microagulhas totalmente passivo que não requer baterias ou fontes de energia externas para coletar ou armazenar amostras de ISF. Veja como funciona:
O adesivo é composto por quatro camadas: um invólucro de polímero – a parte visível do adesivo; uma camada de gel; uma camada de papel; e as próprias microagulhas. As microagulhas são feitas de um material que incha quando entra em contato com o ISF. O ISF é absorvido pela microagulha – como água por uma toalha de papel – até entrar em contato com o papel. Quando o papel absorve o ISF, o fluido entra em contato com o gel do outro lado do papel. Este gel contém uma alta concentração de glicerina. O desequilíbrio de glicerina entre o gel e o ISF cria uma pressão osmótica que puxa mais ISF através do papel até que ele esteja saturado.
“O papel é onde o ISF é armazenado”, explica Daniele. “Quando você remove o adesivo, você remove a tira de papel e analisa a amostra.”
Os pesquisadores testaram o adesivo em dois modelos de pele sintética.
“Funcionou bem”, diz Daniele. “Os adesivos já forneciam resultados mensuráveis após 15 minutos e conseguiam armazenar amostras de biomarcadores por pelo menos 24 horas.”
Para o teste de prova de conceito, os pesquisadores monitoraram os níveis de cortisol, um biomarcador de estresse que flutua ao longo do dia.
“Isso significa que as pessoas vão querer monitorar a condição várias vezes ao dia sem ter que tirar sangue o tempo todo”, diz Daniele. “E não há razão para que o adesivo não funcione para muitos dos biomarcadores encontrados no ISF.”
Outro aspecto atraente dos adesivos é que eles são feitos de materiais relativamente baratos e disponíveis em qualquer lugar.
“A fabricação das microagulhas seria o maior custo, mas acreditamos que o preço seria competitivo em relação ao custo de um exame de sangue”, diz Daniele. “A coleta de sangue requer frascos, agulhas e, geralmente, um flebotomista. Nada disso é necessário para o adesivo.”
Os pesquisadores já começaram a testar os adesivos em humanos e estão desenvolvendo dispositivos eletrônicos para “ler” a tira de papel do adesivo de microagulhas.
O artigo “ Design and Characterization of a Self-Powered Microneedle Microfluidic System for Interstitial Fluid Sampling ” está sendo publicado na revista Lab on a Chip como acesso aberto. Os co-autores principais incluem Christopher Sharkey, um estudante de doutorado na NC State; Angélica Aroche, uma estudante de doutorado no departamento conjunto de engenharia biomédica de Lampe na NC State e na University of North Carolina em Chapel Hill; e Isabella Agusta, uma estudante no departamento conjunto de engenharia biomédica. Os co-autores incluem Hannah Nissan, uma estudante de doutorado na NC State; Tamoghna Saha e Sneha Mukherjee, ex-estudantes de doutorado na NC State; Michael Dickey, professor de química e engenharia biomolecular Camille e Henry Dreyfus na NC State; Orlin Velev, professor distinto de química e engenharia biomolecular S. Frank e Doris Culberson na NC State; e Jack Twiddy, um pós-doutorando no departamento conjunto de engenharia biomédica.
