Biossensor de baixo custo identifica proteína ligada à depressão e esquizofrenia na saliva

Pesquisadores brasileiros desenvolveram um biossensor portátil e de baixo custo que pode identificar rapidamente uma proteína cujos níveis alterados estão associados a transtornos psiquiátricos, como depressão, esquizofrenia e transtorno bipolar. Quando futuramente estiver disponível comercialmente, poderá contribuir para a detecção precoce, essencial para o tratamento e monitoramento das condições clínicas dos pacientes.

O biossensor é resultado de uma parceria entre pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) e da Embrapa Instrumentação, unidade descentralizada da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa). Consiste em uma tira flexível com eletrodos que, quando integrada a um analisador portátil, avalia gotas de saliva humana. Em menos de três minutos, o biossensor fornece a concentração de BDNF (fator neurotrófico derivado do cérebro), proteína crucial para o crescimento e manutenção dos neurônios e para o desenvolvimento das funções cerebrais, incluindo aprendizagem e memória.

A pesquisa, publicado em Polímeros ACS Aumostra que o dispositivo pode medir com segurança concentrações extremamente baixas da proteína em uma ampla gama de saliva (de 10⁻²⁰ a 10⁻¹⁰ gramas por mililitro), até quantidades mínimas que ainda são detectáveis ​​(1,0 × 10⁻²⁰ gramas por mililitro).

O biossensor tem custo estimado de US$ 2,19 por unidade e capacidade de armazenamento de longo prazo. Segundo os cientistas, o próximo passo é obter a patente.

“Existem poucos sensores que fazem esse tipo de análise, e o nosso foi o que teve melhor desempenho. Ele detectou uma ampla faixa de concentrações, o que é um resultado muito bom do ponto de vista clínico. Quando os níveis de proteína estão muito baixos, pode servir como sinal de alerta para doenças e transtornos psiquiátricos. Por outro lado, por poder sinalizar aumento do BDNF, contribui como ferramenta para monitorar a evolução do paciente de acordo com o tratamento”, explica Paulo Augusto Raymundo Pereira, pesquisador do Instituto de Física de São Carlos. (IFSC-USP) e autor correspondente do artigo.

Pereira, que tem experiência em química e biotecnologia, vem trabalhando com sensores flexíveis e biossensores eletroquímicos. Em 2023, foi um dos autores de um papel no Revista de Engenharia Química que apresentou os resultados de um sensor portátil para autoteste de urina voltado para detecção de marcadores de doenças como gota e Parkinson.

Link para distúrbios

A literatura científica mostra que baixos níveis de BDNF são um dos fatores envolvidos em alguns distúrbios neurológicos e psiquiátricos associados ao declínio cognitivo. A depressão é um desses transtornos. O efeito da proteína é restaurado pelos antidepressivos. Indivíduos saudáveis ​​apresentam níveis de BDNF acima de 20 nanogramas por mililitro (ng/mL), enquanto pessoas com transtorno depressivo maior (TDM) apresentam níveis abaixo de 10 ou 12 ng/mL.

Segundo dados da Organização Mundial da Saúde (OMS), mais de 1 bilhão de pessoas convivem com transtornos mentais, sendo a ansiedade e a depressão as condições mais prevalentes. De acordo com os relatórios da organização, incluindo o Atlas de Saúde Mental 2024a prevalência destas doenças aumentou em todos os países, afectando pessoas de todas as idades e níveis de rendimento.

Entre 2022 e 2024, as faltas de trabalhadores por problemas de saúde mental no Brasil aumentaram 134%. Segundo o Observatório de Segurança e Saúde Ocupacional, essas faltas passaram de 201 mil para 472 mil e foram causadas por episódios de depressão, ansiedade e depressão recorrente.

Pereira acrescenta: “O aumento dos casos de transtornos mentais e o consequente aumento do uso de medicamentos, principalmente após a pandemia da COVID-19, nos motivou a trabalhar essa questão e a buscar alternativas”.

Os pesquisadores desenvolveram uma tira flexível impressa em substrato de filme de poliéster com três eletrodos: um eletrodo de trabalho funcionalizado, um eletrodo auxiliar de carbono puro e um eletrodo de referência de prata.

O eletrodo de trabalho foi modificado com nanoesferas de carbono. Recebeu uma camada de dois compostos químicos – polietilenoimina e glutaraldeído – para aumentar a sensibilidade e atuar como matriz para imobilizar o anticorpo de captura específico do BDNF (anti-BDNF). Para evitar outros tipos de interação, foi adicionada uma camada reativa de etanolamina.

A detecção de BDNF é baseada na formação de imunocomplexos anticorpo-antígeno, que aumentam a resistência à transferência de elétrons na superfície do sensor. Esse crescimento é capturado por espectroscopia de impedância eletroquímica, técnica utilizada para estudar processos que ocorrem na interface entre um eletrodo e uma solução.

Os resultados podem ser exibidos em tempo real em um dispositivo móvel (smartphone) via comunicação sem fio (Bluetooth).

As técnicas atuais usadas para analisar os níveis de BDNF incluem o ensaio imunoenzimático (ELISA), eletroquimioluminescência, fluorescência e cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Estas técnicas requerem tempo, grandes volumes de amostras e laboratórios especializados.

“Estamos caminhando para uma medicina personalizada, em que os tratamentos serão cada vez mais adaptados a cada indivíduo. No caso do biossensor, ele pode ser otimizado para atender diferentes perfis”, afirma o pesquisador.