Teste respiratório de bolso para detetar bactérias estomacais

"Desenvolvemos um sistema de sensores baseados em infravermelhos que pode detetar a Helicobacter pylori através de um teste de respiração móvel. A tecnologia tem um grande potencial de miniaturização e é económica", afirma o Professor Boris Mizaikoff. O diretor do Instituto de Química Analítica e Bioanalítica da Universidade de Ulm e do centro Hahn-Schickard em Ulm desenvolveu o mini-sensor juntamente com investigadores do seu instituto. A equipa está agora a trabalhar numa solução técnica compatível com um smartphone para uma utilização individualizada e móvel.

Os cientistas de Ulm estão a utilizar um método espetroscópico na gama do infravermelho médio (MIR) para analisar o ar que respiramos. A espetroscopia de infravermelhos é mais barata do que a espetrometria de massa tradicionalmente utilizada para este fim e pode ser facilmente miniaturizada. "A espetroscopia de infravermelhos é particularmente adequada para a análise em fase gasosa de moléculas como o dióxido de carbono, que absorvem particularmente bem a luz no espetro de infravermelhos", afirma a Dra. Gabriela Flores Rangel. A química é investigadora de pós-doutoramento no grupo de trabalho de Mizaikoff e autora correspondente do estudo ACS Sensors. A Dra. Lorena Díaz de León Martínez, também pós-doutorada no Instituto de Ulm, esteve igualmente envolvida no projeto.

Os investigadores utilizaram um truque biológico da bactéria para a deteção

A Helicobacter pylori é uma sobrevivente. Esta bactéria em forma de bastonete, resistente aos ácidos, coloniza o estômago, um local onde, de outra forma, morreriam inúmeros agentes patogénicos. Para se proteger contra o ácido agressivo do estômago, o germe gástrico ergue um escudo químico. É ajudado por uma enzima que a própria Helicobacter pylori produz: a urease. A enzima divide a ureia em dióxido de carbono e amoníaco, consumindo água no processo. As bactérias utilizam o amoníaco, um composto de azoto alcalino, para tamponar quimicamente o ácido do estômago. "No entanto, estamos interessados no dióxido de carbono, ou seja, no subproduto da catálise hidrolítica estimulada pela bactéria", diz Mizaikoff.

Para distinguir este dióxido de carbono "traiçoeiro" do dióxido de carbono que os seres humanos exalam de qualquer forma, os investigadores utilizam um método de rotulagem habitualmente utilizado em análises químicas e diagnósticos médicos. A ureia administrada às cobaias para o teste da urease contém carbono "marcado" (13C em vez de 12C). O 13C é um isótopo de carbono que absorve a luz infravermelha num comprimento de onda inferior ao do 12C. "Podemos medir estas diferenças de absorção utilizando a espetroscopia MIR. Indicam-nos a quantidade de carbono proveniente da ureia clivada pela bactéria e, por conseguinte, indicam se existe ou não uma infeção por Helicobacter pylori", explica Flores Rangel. Até à data, os testes de Helicobacter pylori só podem ser efectuados num contexto clínico. Nos procedimentos invasivos, as amostras de tecido das endoscopias gastrointestinais são analisadas bacteriologicamente. Os testes não invasivos para a análise do hálito ainda se baseiam em métodos como a espetrometria de massa, que são muito complexos e dispendiosos.

A câmara de reação foi reduzida em tamanho para aumentar a interação luz-gás

Mizaikoff e a sua equipa baseiam-se numa outra inovação para o seu sistema de sensores de infravermelhos. A fim de intensificar a reação entre as moléculas da amostra e a radiação infravermelha, reduziram o tamanho do espaço de reação. É utilizado o chamado guia de onda oco integrado no substrato (iHWG). A câmara de reação consiste em duas placas de alumínio que são seladas hermeticamente com um composto de resina epóxi. Na placa de base está embutido um canal através do qual o ar respirável é canalizado e que também serve como célula de gás miniaturizada e guia de ondas de luz infravermelha. Nos lados, janelas de fluoreto de bário transmissoras de luz infravermelha asseguram que a radiação MIR é reflectida ao longo do canal e podem medir os comprimentos de onda absorvidos pelo dióxido de carbono marcado e não marcado. "Já conseguimos reduzir o tamanho da célula de gás dos dez centímetros originais para três centímetros sem perder a precisão da medição", sublinha Mizaikoff. Para explorar ainda mais o potencial de miniaturização do sistema de sensores, podem também ser utilizados lasers ou díodos emissores de luz como fonte de luz para a espetroscopia de infravermelhos.

Os cientistas presumem que o sistema pode ser simplificado e miniaturizado a tal ponto que o custo do mini-sensor compatível com um smartphone pode ser reduzido para cerca de 20 euros. Esta é uma boa notícia para todas as pessoas que lutam contra uma infeção por Helicobacter pylori: no futuro, será possível detetar o germe do estômago de forma rápida e fácil com um teste de respiração móvel; que ajuda para o diagnóstico e a terapia!