Grafite de lápis e nanopartículas de ouro são usados em novos testes rápidos para detectar SARS-CoV-2

As tecnologias utilizam materiais acessíveis, de baixo custo e com alta sensibilidade e precisão

O grafite usado em lapiseiras e os cotonetes convencionais são as matérias-primas de duas novas tecnologias testes rápidos para diagnóstico da Covid-19. Protegidas por patentes desenvolvidas em parceria entre a Unicamp e a Universidade da Pensilvânia (UPenn-EUA), elas têm em comum o uso de nanopartículas de ouro recobertas com a enzima receptora ACE-2, a mesma que o coronavírus usa para entrar no corpo humano. Os kits têm alta sensibilidade e usam materiais acessíveis, o que pode facilitar a testagem em massa e de alta frequência. Eles serão úteis, sobretudo, em países com recursos limitados.

Uma das tecnologias é um sensor eletroquímico que utiliza o grafite convencional como um circuito condutor e indica a presença do vírus pela variação de corrente elétrica. A outra utiliza a técnica colorimétrica, na qual a cor do algodão de um cotonete é alterada quando a amostra de saliva ou secreção nasal contém o SARS-CoV-2 ou suas variantes. “Os números têm mostrado uma tendência de decréscimo na transmissão da doença, mas existe uma grande preocupação com o surgimento de novas variantes. Nossos sensores continuam respondendo às mutações, pois o mecanismo de entrada do vírus no corpo continua sendo a enzima que usamos para funcionalizar os dispositivos”, explica William Reis de Araújo, professor do Instituto de Química da Unicamp, pesquisador do Laboratório de Sensores Químicos Portáteis e coordenador do projeto.

O teste do grafite para Covid-19 

Os pesquisadores usaram minas de lapiseira de 0,7 milímetros no protótipo. Amplamente utilizado na indústria, o material foi mergulhado em um frasco plástico usado para a coleta da amostra. O grafite recebeu um polimento para ancorar as nanopartículas de ouro funcionalizadas com a enzima ACE-2. O dispositivo apresentou alta sensibilidade à proteína spike do vírus, com precisão equivalente à do teste RT-PCR. “Quando o vírus interage com a superfície modificada do grafite, causa uma obstrução parcial do sensor, que induz uma diminuição do valor de corrente elétrica. Esse decréscimo de sinal elétrico pode ser observado tanto em equipamentos laboratoriais convencionais quanto associado a um analisador portátil acoplado a um celular”, conta Araújo.

Em análise com 100 pacientes, realizada em parceria com a Universidade da Pensilvânia, o sensor registrou desempenho de 100% em amostras de saliva e 87,4% em amostras de secreção do nariz e garganta. O dispositivo também detectou concentrações baixas de carga viral, podendo identificar a doença antes do surgimento dos sintomas.

A tecnologia diagnosticou também a variante Alfa, identificada no Reino Unido, e não reagiu a outros tipos de coronavírus sem ligação com a Covid-19, ou ao vírus da Influenza, que é causador da gripe, indicando seletividade. O custo estimado do protótipo em escala laboratorial foi de 1,5 dólares (cerca de 9 reais), valor que pode cair com a fabricação em larga escala por empresas parceiras. O resultado do teste fica pronto em seis minutos.

Cotonete detecta o vírus pela mudança de cor 

O outro dispositivo desenvolvido pela equipe brasileira em parceria com o grupo da UPenn detecta o SARS-CoV-2 a partir de uma técnica conhecida como colorimétrica, que dispensa qualquer outro equipamento de análise. Esse teste de detecção oferece resultados em até cinco minutos, com características ainda mais atrativas, como a portabilidade e possibilidade de aplicação pelo próprio paciente. “No teste colorimétrico, o único instrumento utilizado é um cotonete. Ele já vem preparado para a coleta com dois tubinhos, um deles contendo a solução de nanopartículas de ouro funcionalizadas, e outro uma solução de enxágue. Após coletar a amostra e mergulhar o cotonete nos recipientes contendo as nanopartículas modificadas pela enzima ACE-2, a visualização é quase instantânea e o detector é o próprio olho humano”. Se o vírus estiver presente na amostra, ele ficará aderido ao cotonete modificado com as enzimas ACE-2. Ao mergulhá-lo na solução de nanopartículas funcionalizadas com a mesma proteína, a ACE-2 do recipiente também se ligará ao vírus, provocando a alteração de cor do cotonete. A etapa final de enxágue evita falsos-positivos. Caso o indivíduo não apresente o vírus, o cotonete permanecerá com a cor branca.

Para pessoas com algum distúrbio visual ou dificuldades de enxergar tonalidades de cores, a comparação entre o antes e o depois pode ser feita em fotos de celular, sendo as cores analisadas com aplicativos gratuitos.

William explica que a ideia do kit diagnóstico é indicar se a pessoa está ou não infectada de forma fácil, rápida e barata, para que ela tome, o quanto antes, as medidas de prevenção e isolamento. Outras informações, como a carga viral, exigem o uso de um smartphone com análises comparativas a partir de aplicativos baixados no aparelho.

A performance do teste colorimétrico foi de 90% nas amostras analisadas, equivalente à de testes rápidos comercializados em farmácia. O custo estimado dos materiais usados nos testes de bancada foi de 15 centavos de dólar (menos de um real) por dispositivo. Mais estudos serão necessários para avaliar a eficácia na detecção e discriminação das principais variantes do SARS-CoV-2. Se os resultados forem positivos, os kits permitirão a detecção precoce do vírus, fundamental para reduzir a disseminação e transmissão de novas variantes.

Para chegar ao mercado, os sensores de diagnóstico Graphite CoV e Color CoV precisam passar por novos testes exigidos pelo FDA, nos Estados Unidos, e pela Anvisa, no Brasil. O processo é feito em parceria entre as universidades e empresas ou instituições públicas interessadas em produzir e comercializar as tecnologias. Na Unicamp, a Agência de Inovação Inova Unicamp é responsável por essa conexão entre o universo acadêmico e o mercado.

Matéria original publicada no site da Agência de Inovação Inova Unicamp. 

Legenda imagem: As tecnologias para kits diagnósticos da Covid-19 foram desenvolvidas em nova parceria da Unicamp com a Universidade da Pensilvânia e utilizam materiais acessíveis, de baixo custo e com alta sensibilidade e precisão

Imagem de capa JU-online

As tecnologias foram desenvolvidas em parceria com a Universidade da Pensilvânia e utilizam materiais acessíveis, de baixo custo e com alta sensibilidade e precisão