Tecnologia desenvolvida no IPEN promete avanços para serviços de laboratório

Pesquisadores do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), unidade da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), estão desenvolvendo uma tecnologia capaz de processar materiais com lasers de pulsos ultracurtos e, a partir dela, viabilizar a produção e a utilização de circuitos microfluídicos com aplicações de grande interesse para o Brasil. Uma delas pode revolucionar a instrumentação analítica na medicina: é o lab-on-a-chip (LOC), dispositivo que integra uma ou várias funções de laboratórios em um único chip.

Operacionalmente, o LOC caracteriza-se pelo manuseio de volumes de fluido extremamente baixos para menos de picolitros (10-15 de litros). Os fluidos são transportados e manipulados através de microcanais (circuitos microfluídicos), possibilitando a integração de processos químicos e bioquímicos em microssistemas de análises automatizados, simplificando e agilizando diagnósticos médicos, além de auxiliar no estudo de processos celulares complexos.

O que vai possibilitar essa e outras aplicações é justamente a capacidade de microusinagem a ser desenvolvida no âmbito do projeto Temático Multiusuário “Microusinagem com laser de pulsos ultracurtos aplicada na produção e controle de circuitos optofluídicos”, coordenado pelo pesquisador Wagner de Rossi, do Centro de Lasers e Aplicações (CLA/IPEN).

De acordo com Wagner, foi aprovado na Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) o custo de aproximadamente R$ 2,8 milhões, além de recursos orçamentários do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), por meio do CNPq e da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN).

Parte dos recursos será destinada à aquisição de uma Estação de trabalho para microusinagem com laser de femtossegundos e de um Sistema Microfluídico Completo, dois equipamentos multiusuários, isto é, disponíveis para pesquisadores de outras instituições estaduais que atuem nesse campo, além do próprio IPEN.

“O projeto visa, primeiro, desenvolver a capacidade de microusinagem, isto é, de produzir estruturas da ordem de microns em qualquer tipo de material. Isso já demanda uma pesquisa. Após o processo desenvolvido, vamos construir circuitos microfluídicos, integrar componentes ópticos a eles, e vamos aplicá-los”, explica Wagner.

Segundo ele, a ideia é produzir circuitos opto-microfluídicos dedicados à produção de ensaios imunológicos, à produção de radiofármacos, começando pelo 18FDG (2-flúor-2-deoxi-D-glicose), e diversos outros. “Portanto, é um projeto completo, que vai desde a pesquisa básica fundamental até os aplicativos”, acrescenta.

Otimização

O 18FDG é a substância fundamental para a tomografia PET (do inglês Positron Emission Tomography), atualmente o método mais moderno para a detecção de cânceres e outras doenças. O IPEN foi pioneiro na produção desse radiofármaco, mas o processo completo de síntese tal como é feito hoje, envolvendo 16 etapas, poderá ser otimizado se realizado em circuitos microfluídicos, segundo Wagner.

“O que nós estamos propondo é desenvolver um circuito completo para esta finalidade. O Centro de Radiofarmácia vai fornecer todos os insumos e será responsável pelo controle e análise dos resultados obtidos. O objetivo é a produção mais adequada às necessidades da meia-vida do 18FDG”, afirma o pesquisador, salientando que a intenção inicial com o 18FDG é demonstrar e otimizar o processo usando microfluídica. “A produção em escala comercial ou não é uma questão para o futuro”.

“Será um grande salto para o IPEN. Porque nós vamos construir um circuito microfluídico para produzir 18FDG com uma eficiência consideravelmente maior do que temos hoje. Nessa proposta, estamos falando de controle de nanolitros (10-9 de litros). Para o IPEN, esse é o foco”, acrescenta o físico Anderson Zanardi de Freitas, também pesquisador do CLA. Ele coordena a parte do projeto que utiliza a técnica de tomografia por coerência óptica (OCT, de Optical Coherence Tomography) para a caracterização dos circuitos.

Outra aplicação social importante é o desenvolvimento de uma plataforma ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) para diagnóstico de toxoplasmose. O princípio do teste padrão consiste em um ensaio imuno-enzimático que usa anticorpos específicos para detectar antígenos/anticorpos em uma amostra. O anticorpo é visualizado pelo acoplamento da enzima, e leva-se horas para o processamento. Um arranjo microfluídico vai reduzir esse tempo e o consumo de reagentes, e ainda fornecerá uma plataforma ELISA de dimensões bastante reduzidas. “O arranjo produzido será validado através do teste ELISA padrão”, acrescenta Wagner.

Diagnóstico imediato

O processamento de amostras em chips pode ser adaptado para utilização em conjunto com smartphones, ampliando a gama de aplicações e possibilitando levar testes laboratoriais aos recantos mais remotos do País. Funciona assim: os fluidos (amostra) vão para o microchip, onde ocorre uma reação (tipicamente físico-química) possibilitando um diagnóstico imediato. Para análises mais complexas, o resultado dessa reação gera sinal elétrico, que é enviado por celular conectado à internet a um centro de referência para análise e diagnóstico. Daí é que vem o termo lab-on-a-chip.

O projeto tem vigência até 2018 e conta também com estudantes de pós-graduação orientados por pesquisadores do CLA. A ideia é estimular as pesquisas na área e, ao mesmo tempo, formar pessoal.

FONTE: CNEN
http://www.cnen.gov.br