IBM lança chip biológico para diagnosticar doenças

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/08/2016

Nanopilares separam as biopartículas por tamanho (esquerda). À direita, protótipo do microlaboratório.
[Imagem: IBM Research]

Chips microfluídicos

A IBM apresentou uma novidade no campo dos biochips que promete detectar doenças como o câncer antes que os sintomas apareçam.

O pequeno aparelho de diagnóstico está pronto para começar a ser testado, o que será feito com pacientes com suspeita de câncer de próstata.

Biochips são microlaboratórios do tamanho dos chips de computador, feitos com a mesma tecnologia e usando os mesmos materiais - cristais de silício.

A diferença é que, em vez de fios para condução de eletricidade, como nos microprocessadores, os biochips usam uma tecnologia chamada microfluídica, usada para guiar quantidades minúsculas de fluidos através de canais até transistores especiais que funcionam como sensores, capazes de detectar a presença de moléculas específicas - como as moléculas, ou biomarcadores, indicadoras de alguma doença.

DNA, vírus e exossomas

O biochip consegue separar e ordenar por tamanho partículas biológicas de até 20 nanômetros de diâmetro, uma dimensão que inclui moléculas de DNA, vírus e exossomas - grupos de proteínas envolvidos no processamento do RNA. Até agora, os biochips conseguiam lidar com precisão apenas com partículas cerca de 50 vezes maiores.

Os exossomas, por exemplo, presentes em biópsias líquidas, variam de 20 a 140 nanômetros de diâmetro e contêm informações sobre a saúde da célula de onde foram liberados. A determinação do seu tamanho, das proteínas em sua superfície e da carga de ácido nucleico que eles transportam traz informações essenciais sobre a presença e o estado de desenvolvimento do câncer e outras doenças.

Uma vez separadas, as partículas podem ser detectadas e analisadas com maior precisão. Alvejando células e moléculas indicadoras de determinadas doenças, o biochip torna-se um microlaboratório capaz de fazer exames com uma precisão inédita.

O biochip separa partículas com dimensões que só podem ser vistas por microscópios eletrônicos.
[Imagem: IBM Research]

Deslocamento lateral determinístico

Em vez dos canais tradicionalmente usados nos biochips, Benjamin Wunsch e Joshua Smith desenvolveram um labirinto formado por nanopilares dispostos assimetricamente, cobrindo a superfície de um chip de 2 centímetros quadrados.

As partículas são separadas por tamanho conforme fluem em meio líquido pelo labirinto e se chocam com os pilares, assumindo trajetórias que as levam pelos caminhos condizentes com suas dimensões - a equipe chama isto de "deslocamento lateral determinístico".

É mais ou menos como uma rodovia que possua um túnel por onde só podem passar os carros, enquanto os caminhões são direcionados para um desvio: as partículas maiores são desviadas conforme se chocam com os pilares, enquanto as menores fluem pelos espaçamentos entre os pilares, o que permite separar o "tráfego" pelo tamanho, sem interromper o fluxo do líquido.

O processo é tão eficiente que consegue dividir uma mistura de partículas de vários tamanhos diferentes em uma série de fluxos, de forma muito parecida com um prisma dividindo a luz branca nas diferentes cores. Essa natureza de fluxo contínuo elimina o processamento em lotes, ou bateladas, típicos das técnicas de separação convencionais, facilitando a operação e aumentando a rapidez do exame.

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