Um bisturi que pode diagnosticar? Cientistas revelam um ‘Lab-on-a-Bisturi’ para insights cirúrgicos em tempo real

Imagine um cirurgião no meio de uma operação complexa, capaz de obter feedback bioquímico instantâneo, não de um laboratório no corredor, mas da própria ferramenta que tem em mãos. Esta visão está agora um passo mais perto da realidade graças aos investigadores da Universidade de Química e Tecnologia de Praga (UCT Praga).

A equipe, liderada pelo professor Zdeněk Sofer, desenvolveu e validou o conceito “Lab-on-a-Scalpel”, uma ferramenta cirúrgica com sensor de diagnóstico integrado. Eles publicado suas descobertas na revista Química Analítica.

Esta inovação aborda um desafio crítico na cirurgia: o intervalo de tempo entre a coleta da amostra e os resultados laboratoriais. Durante procedimentos invasivos, o perfil bioquímico de um paciente pode mudar rapidamente, mas os métodos de teste tradicionais são muito lentos para fornecer os dados em tempo real necessários para decisões imediatas e informadas.

A equipe de pesquisa criou um sensor eletroquímico compacto e descartável que é totalmente impresso em 3D e perfeitamente incorporado a um cabo de bisturi médico padrão. A genialidade do design reside na sua simplicidade e acessibilidade. Usando uma impressora 3D comum de mesa, a equipe fabricou um sensor multicamadas a partir de um filamento especial que combina ácido polilático (um bioplástico) com nanomateriais de carbono condutores, o que permite ao dispositivo realizar análises eletroquímicas complexas.

Para validar o seu conceito, os investigadores testaram a capacidade do bisturi para detectar epinefrina (adrenalina), uma hormona crítica que indica stress e é frequentemente administrada durante a cirurgia. O desempenho provou ser excepcional: o sensor detectou concentrações tão baixas quanto 130 nanomolares (nM) usando apenas uma única gota de 50 microlitros para uma análise completa – uma vantagem crucial quando os fluidos biológicos são limitados.

Além disso, em estudos utilizando amostras de sangue artificial, o dispositivo demonstrou alta precisão, variando de 91% a 105%. Notavelmente, cada sensor descartável pode ser produzido sob demanda por aproximadamente 0,40€, tornando-o uma solução altamente prática e escalável para ambientes estéreis.

O Lab-on-a-Scalpel é mais do que apenas um dispositivo inteligente; representa uma mudança de paradigma em direção ao diagnóstico no ponto de atendimento (PoC) diretamente na sala de operações. Ao eliminar os atrasos do trabalho laboratorial fora do local, esta tecnologia poderia dar aos médicos o poder de monitorizar a condição de um paciente em tempo real.

“Durante um procedimento crítico, esperar por um relatório de laboratório é um luxo que você não tem”, explica o professor Sofer. “Nosso objetivo era criar uma ferramenta multifuncional que minimizasse o número de instrumentos na sala e maximizasse a quantidade de informações úteis disponíveis para o cirurgião. Este estudo mostra que isso é possível.”

As futuras aplicações desta tecnologia são vastas. Um maior desenvolvimento poderia permitir a monitorização instantânea dos principais metabolitos, iões e níveis de pH diretamente nos tecidos, levando a uma melhor tomada de decisões em cirurgias oncológicas e de emergência, onde cada segundo conta. Também abre a porta para integração com cirurgia assistida por robótica, permitindo que plataformas robóticas ajustem suas ações com base no perfil bioquímico ao vivo do paciente e inaugurando uma era de ambientes cirúrgicos “inteligentes”.

Embora isto seja atualmente uma prova de conceito, o estudo confirma que ferramentas de diagnóstico avançadas e funcionais podem ser criadas com tecnologia amplamente disponível, abrindo caminho para uma nova geração de instrumentos cirúrgicos inteligentes que poderão um dia tornar a cirurgia mais segura e mais ágil do que nunca.