Sensor Rápido Baseado em Papel Detecta COVID-19 em Menos de 5 Minutos

À medida que a pandemia de COVID-19 continua a se espalhar pelo mundo, os testes continuam sendo uma estratégia-chave para rastrear e conter o vírus. Pesquisadores desenvolveram um teste rápido e ultrasensível usando um sensor eletroquímico baseado em papel que pode detectar a presença do vírus em menos de cinco minutos.

Existem duas amplas categorias de testes de COVID-19 no mercado. A primeira usa reação em cadeia da polimerase com transcriptase reversa em tempo real (RT-PCR) e estratégias de hibridização de ácido nucleico para identificar RNA viral. Alguns inconvenientes incluem o tempo que leva para completar o teste, a necessidade de pessoal especializado e a disponibilidade de equipamentos e reagentes. A segunda categoria foca na detecção de anticorpos; no entanto, pode haver um atraso de alguns dias a algumas semanas após uma pessoa ter sido exposta ao vírus para que ela produza anticorpos detectáveis.

Nos últimos anos, pesquisadores tiveram algum sucesso na criação de biosensores de ponto de cuidado usando nanomateriais 2D como grafeno para detectar doenças. As principais vantagens desses biosensores são sua sensibilidade, baixo custo de produção e rápido tempo de detecção. O grafeno exibe propriedades mecânicas e eletroquímicas únicas que o tornam ideal para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos sensíveis. A equipe criou um biosensor eletroquímico baseado em grafeno com configuração de leitura elétrica para detectar seletivamente a presença de material genético do SARS-CoV-2.

Há dois componentes no biosensor: uma plataforma para medir uma leitura elétrica e sondas para detectar a presença de RNA viral. Para criar a plataforma, os pesquisadores primeiro revestiram papel filtro com uma camada de nanoplaquetas de grafeno para criar um filme condutivo. Em seguida, colocaram um eletrodo de ouro com design predefinido sobre o grafeno como um pad de contato para leitura elétrica. Tanto o ouro quanto o grafeno têm alta sensibilidade e condutividade, o que torna esta plataforma ultrasensível para detectar mudanças em sinais elétricos.

Testes atuais de COVID-19 baseados em RNA rastreiam a presença do gene N (nucleocapsídeo fosfoproteína) no vírus SARS-CoV-2. Nesta pesquisa, a equipe projetou sondas de oligonucleotídeo antissenso (ASOs) para atingir duas regiões do gene N. Alvejar duas regiões garante a confiabilidade do sensor caso uma região sofra mutação genética. Nanopartículas de ouro (AuNP) são revestidas com esses ácidos nucleicos de fita simples (ssDNA), que representam uma sonda de sensoriamento ultrasensível para o RNA do SARS-CoV-2.

Os pesquisadores mostraram anteriormente a sensibilidade das sondas de sensoriamento desenvolvidas em trabalhos anteriores. A hibridização do RNA viral com essas sondas causa uma mudança na resposta elétrica do sensor. As cápsulas de AuNP aceleram a transferência de elétrons e, quando transmitidas sobre a plataforma de sensoriamento, resultam em um aumento no sinal de saída e indicam a presença do vírus.

A equipe testou o desempenho do sensor usando amostras positivas e negativas para COVID-19. O sensor mostrou um aumento significativo na voltagem de amostras positivas comparado às negativas e confirmou a presença de material genético viral em menos de cinco minutos. Além disso, o sensor foi capaz de diferenciar cargas virais de RNA nessas amostras. A carga viral é um importante indicador quantitativo do progresso da infecção e um desafio para medir usando métodos diagnósticos existentes.

Esta plataforma tem aplicações de longo alcance devido à sua portabilidade e baixo custo. O sensor, quando integrado com microcontroladores e telas LED ou com um smartphone via Bluetooth ou WiFi, poderia ser usado no ponto de cuidado em um consultório médico ou até em casa. Além da COVID-19, a equipe também prevê que o sistema seja adaptável para a detecção de muitas doenças diferentes.