Nova técnica de impressão 3D pode levar a diagnósticos rápidos e econômicos

Crédito da imagem: © Ameloot Group

Usando a técnica de impressão 3D, pesquisadores da Universidade Católica de Lovaina ou KU Leuven, na Bélgica, fabricaram uma versão 3D de um teste de fluxo lateral. A base é um pequeno bloco de polímero poroso, no qual “tintas” com propriedades específicas são impressas em locais precisos

Esses testes são amplamente utilizados na forma de testes COVID-19 e de gravidez tradicional. Com esse método de impressão, os pesquisadores esperam ser possível o desenvolvimento de testes de diagnóstico de última geração, rápidos, econômicos e fáceis de usar.

Devido à pandemia de COVID-19 em andamento, todos estão cientes da importância de um diagnóstico rápido. Diversos testes estão disponível e utilizam a técnica conhecida como teste de fluxo lateral.

Aqui nesse blog, você pode ter acesso a vários textos sobre testes e pesquisas de diagnósticos de COVID19.

Se você tiver interesse, eu recomendo os textos disponível aqui, aqui e também aqui.

Resumidamente, esse teste começa com uma coleta da amostra pelo nariz e posteriormente dissolvida em um solvente e usada no kit de teste. O kit contém um material absorvente que desloca a amostra e permite que ela entre em contato com um anticorpo.

Caso um vírus esteja presente, uma linha colorida aparecerá. A vantagem desses testes é que eles são econômicos e não precisam de nenhum dispositivo dedicado.

Os testes de fluxo lateral são úteis para realizar testes simples que levam a uma resposta sim e não; no entanto, eles não são adequados para testes que precisam de um procedimento de várias etapas.

Esta é a razão pela qual os pesquisadores da KU Leuven decidiram projetar uma nova forma de teste de fluxo lateral com recursos adicionais.

Manufatura aditiva precisa

Os pesquisadores usaram uma impressora 3D e criaram um modelo 3D de um teste de fluxo lateral. A base deste modelo é um pequeno bloco de polímero poroso, onde “tintas” com propriedades particulares são impressas em locais precisos.

Desta forma, é impressa uma teia de canais e minúsculas “travas” que permitem o escoamento ou impedem onde e quando necessário, sem a necessidade de peças móveis.

No momento do teste, a amostra é automaticamente direcionada para as várias etapas do teste. Este método ajuda a seguir até procedimentos complexos.

Os pesquisadores avaliaram seu método, recriando um teste de Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA), que é usado para detectar a imunoglobulina E (IgE). Você pode saber mais sobre isso aqui.

Ig E é quantificada para diagnosticar alergias. Em ambientes de laboratório, esse tipo de teste envolve uma série de etapas, com variação da acidez e diferentes enxágues.

Os pesquisadores executaram com sucesso todo o processo usando um kit de teste impresso semelhante a um cartão de crédito.

A complexidade não é um custo

A grande vantagem da impressão 3D é que você pode adaptar rapidamente o design de um teste para acomodar outro protocolo, por exemplo, para detectar um biomarcador de câncer.

Para a impressora 3D, não importa o quão complexa seja a rede de canais.

O novo método de impressão 3D também é escalonável e econômico. Segundo os pesquisadores, a produção do teste de protótipo Ig E custa cerca de US$ 1,50, mas poderia ser menos de US$ 1.

O novo método não só oferece oportunidades para diagnósticos mais rápidos e baratos em países desenvolvidos, mas também em países onde há uma maior necessidade de testes diagnósticos de baixo custo e onde a infraestrutura médica não é altamente acessível.

Atualmente, os pesquisadores estão desenvolvendo sua própria impressora 3D, que será mais flexível se comparada à versão comercial empregada na nova análise.

Uma impressora otimizada é como uma mini fábrica móvel que pode produzir diagnósticos rapidamente. Você pode então criar diferentes tipos de testes simplesmente carregando um arquivo de design e tinta diferentes. 

Fonte: AZoM

Referência bibliográfica 

Achille, C., et al. (2021) 3D Printing of Monolithic Capillarity‐Driven Microfluidic Devices for Diagnostics. Advanced Materials. doi.org/10.1002/adma.202008712

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Sobre Harrson S. Santana

Doutor em Engenharia Química pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) com enfoque em Microfluídica, Simulação Numérica e Biodiesel. É também especialista em Impressão 3D de microdispositivos. • Atuou como Prof. Dr. da Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) na área da Termodinâmica Aplicada e Operações Unitárias`; Foi Professor colaborador da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) na área de Microrreatores; Professor Visitante na Universidade de São Paulo (USP) e no Instituto ESSS. • Atuou como Pesquisador na UNICAMP nas áreas de Microfluídica, Manufatura Aditiva, Simulações Numéricas e Processos Químicos. • Ministrou Cursos e Workshops acerca de diversos temas, tais como Modelagem e Simulação de Dispositivos Microfluídicos e Impressão 3D de Dispositivos Microfluídicos, a convite de diversas instituições como Universidade Federal de Minas Gerais, Universidade Federal do Espírito Santo. Também foi palestrante convidado de diversas conferências nos temas de Biotecnologia, Energia, Microfluídica entre outros. • Foi editor dos livros "Process Analysis, Design, and Intensification in Microfluidics and Chemical Engineering" e "A Closer Look at Biodiesel Production". • Atualmente atua como editor convidado dos periódicos “JoVE Journal” e “Frontiers in Chemical Engineering”. • Participou até o momento de 18 projetos de pesquisa, como coordenador e integrante gerando como resultados 33 artigos científicos em importantes periódicos internacionais, 6 patentes depositadas e 7 programas de computador com registro no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI). • É criador do blog Microfluídica & Engenharia Química, onde apresenta conteúdos dessas duas áreas e como elas influenciam a nossa sociedade. Seu interesse científico se concentra em fenômenos de transporte, engenharia das reações química, simulações numéricas de dispositivos microfluídicos aplicados em processos químicos, físicos e biológicos, impressoras 3D e bioimpressão, além de sistemas robóticos.

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