Engenheiros da Tufts revelam sensor vestível para detectar patógenos, toxinas e produtos químicos perigosos

Universidade Tufts, Medford, MA
Um drone em que a fuselagem é embutida com material sensor. (Imagem:SilkLab)
Pesquisadores da Escola de Engenharia Tufts desenvolveram um método para detectar bactérias, toxinas e produtos químicos perigosos no meio ambiente com um sensor de biopolímero que pode ser impresso como tinta em uma ampla variedade de materiais – incluindo wearables.

Usando uma enzima semelhante à encontrada em vaga-lumes, o sensor – que é baseado em proteínas projetadas computacionalmente e em fibroína de seda extraída dos casulos da mariposa da seda Bombyx Mori – brilha quando detecta essas ameaças invisíveis.

O sensor de biopolímero também pode ser incorporado em filmes, esponjas e filtros, ou moldado como plástico para coletar amostras e detectar perigos transportados pelo ar e pela água ou usado para sinalizar infecções em nossos corpos.

Os sensores atualmente exigem um spray com um produto químico não tóxico após serem potencialmente expostos a bactérias, toxinas e produtos químicos perigosos. Se o alvo estiver presente, o sensor gera luz; a intensidade da luz emitida fornece uma medida quantitativa da concentração do alvo.

“A combinação de proteínas e seda projetadas em laboratório é uma plataforma de sensor que pode ser adaptada para detectar uma ampla gama de agentes químicos e biológicos com alto grau de especificidade e sensibilidade”, disse o professor Fiorenzo Omenetto, diretor do Tufts SilkLab. “Por exemplo, os anticorpos SARS-CoV-2 e anti-hepatite B podem ser medidos em níveis que se aproximam dos testes caseiros.”

O elemento sensor é modular, para que os desenvolvedores possam trocar proteínas recém-projetadas para capturar patógenos ou moléculas específicas para medir, enquanto o mecanismo de emissão de luz permanece o mesmo.

“Usando o sensor, podemos detectar vestígios de SARS-CoV-2 no ar ou podemos imaginar modificá-lo para se adaptar a qualquer que seja a próxima ameaça à saúde pública”, disse Omenetto.

Os sensores podem assumir uma variedade de formas, como evidenciado pela equipe de pesquisa que criou drones de detecção viral nos quais sua fuselagem foi incorporada ao material do sensor. Durante o voo, as hélices direcionam o fluxo de ar através do corpo poroso do drone, que pode ser examinado após o pouso. Os drones, que neste caso reagiram a patógenos transportados pelo ar, poderiam permitir o monitoramento de ambientes a uma distância segura.

Os investigadores testaram o prazo de validade dos materiais incorporados nos sensores SARS-CoV-2 após armazená-los a 60 °C durante quatro meses e encontraram muito poucas alterações no desempenho.

“Isso significa que podemos fabricar, distribuir e armazenar essas interfaces de detecção por longos períodos de tempo sem perder sua sensibilidade ou precisão e sem a necessidade de armazenamento refrigerado, o que é notável pelo fato de serem feitas de proteína”, disse Luciana d’Amone, co-líder do projeto. Além disso, poderia expandir os formatos dos sensores.

“Por exemplo, você poderia fabricar máscaras cirúrgicas capazes de detectar patógenos, embalá-las em caixas e usá-las ao longo do tempo, como as máscaras convencionais”, disse d’Amone. "Também mostramos que é possível imprimir o sensor dentro de embalagens de alimentos para rastrear deterioração e toxinas. É possível modificar muitos produtos que usamos todos os dias para incluir detecção e armazená-los e usá-los normalmente."

A equipe prevê aplicações de sensores que vão desde monitoramento pessoal e de pacientes e controle de infecções em ambientes de saúde até detecção ambiental em residências, locais de trabalho, militares e áreas de desastres.

Para mais informações, entre em contato com Mike Silver em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa ter o JavaScript habilitado para visualizá-lo.; 617-627-0545.