Ingerir bactérias dentro de um chip pode ajudar a diagnosticar doenças

Pesquisadores do MIT (Massachusetts Institute of Technology), nos Estados Unidos, construíram um sensor ingerível equipado com bactérias geneticamente modificadas, com o intuito de diagnosticar hemorragias no estômago ou outros problemas gastrointestinais.

As "bactérias em um chip" combinam sensores feitos de células vivas com componentes eletrônicos de baixíssima potência, que convertem a resposta bacteriana em um sinal sem fio possível de ser lido por um smartphone.

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"Ao combinarmos sensores biológicos projetados com a eletrônica sem fio de baixa potência, podemos detectar sinais biológicos no corpo quase em tempo real, permitindo novas capacidades de diagnóstico para aplicações de saúde humana", disse Timothy Lu, professor associado de engenharia elétrica do MIT. 

No novo estudo, publicado na Science, os pesquisadores criaram sensores que respondem ao heme, um componente do sangue, apontando a presença dele. Eles também projetaram sensores que podem responder a uma molécula que é um marcador de inflamação.

Comunicação sem fio

Para a demonstração inicial, os pesquisadores se concentraram no sangramento no trato gastrointestinal. Eles projetaram uma cepa probiótica de E. coli para expressar um circuito genético que faz com que a bactéria emita luz quando encontra o heme.

Colocaram, então, as bactérias em quatro poços em seu sensor personalizado, coberto por uma membrana semipermeável que permite que pequenas moléculas do ambiente circundante se difundam. Debaixo de cada poço está um fototransistor que pode medir a quantidade de luz produzida pelas células bacterianas e retransmitir a informação para um microprocessador que envia um sinal sem fio para um computador ou smartphone próximo.

Os pesquisadores também criaram um aplicativo para Android que pode ser usado para analisar os dados. O sensor, que é um cilindro de cerca de 1,5 polegadas de comprimento, requer cerca de 13 microwatts de energia. Eles equiparam o sensor com uma bateria de 2,7 volts, que estimam poder alimentar o dispositivo por cerca de um mês e meio de uso contínuo.

Diagnosticando a doença

Os pesquisadores testaram o sensor ingerível em porcos e mostraram que  poderia determinar corretamente se algum sangue estava presente no estômago. Eles antecipam que este tipo de sensor pode ser usado para uso único ou projetado para permanecer no trato digestivo por vários dias ou semanas, enviando sinais contínuos.

Atualmente, se houver suspeita de sangramento por úlcera gástrica, os pacientes devem fazer uma endoscopia para diagnosticar o problema, o que muitas vezes exige que o paciente seja sedado.

"O objetivo com este sensor é que você seria capaz de contornar um procedimento desnecessário, apenas ingerindo a cápsula, e dentro de um período relativamente curto de tempo saberia a ocorrência ou não de um eventual sangramento", diz.

Para ajudar a levar a tecnologia ao uso do paciente, os pesquisadores planejam reduzir o tamanho do sensor e estudar por quanto tempo as células das bactérias podem sobreviver no trato digestivo. Eles também esperam desenvolver sensores para condições gastrointestinais além do sangramento.

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