Sensor de cerca de R$ 50 usa luz para medir glicose sem perfurar a pele

156ghgftgdtydg2 — Foto: Chunhui Yao et al.

Tecnologia desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Cambridge também demonstrou capacidade de identificar plásticos, alimentos e produtos farmacêuticos em testes de laboratório

Por Paloma de Sá | GNEWSUSA

Um sensor óptico com custo estimado de apenas US$ 10, aproximadamente R$ 50, pode representar um avanço no desenvolvimento de dispositivos capazes de monitorar a glicose sem a necessidade de perfurar a pele. Criado por pesquisadores da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, em colaboração com a startup GlitterinTech, o equipamento utiliza a interação entre a luz e diferentes substâncias para obter informações sobre sua composição.

Além do potencial para aplicações na área da saúde, a tecnologia apresentou resultados promissores na identificação de materiais e na análise de produtos como café, farinha, chá, plásticos e medicamentos. Os experimentos indicam que o dispositivo pode ser útil tanto no monitoramento de indicadores biológicos quanto em processos industriais e ambientais.

Os resultados foram apresentados em um estudo publicado em abril na revista científica Nature Photonics. Apesar do desempenho observado nos experimentos, a utilização do sensor como alternativa aos métodos convencionais de monitoramento da glicose ainda depende de novas pesquisas e de testes clínicos mais abrangentes.

Como funciona o sensor que utiliza luz

O equipamento pertence à categoria dos espectrômetros ópticos, instrumentos que analisam a maneira como a luz interage com materiais e substâncias. A partir dessas informações, é possível identificar determinados componentes e estimar características químicas das amostras examinadas.

Tradicionalmente, espectrômetros de alta precisão podem apresentar custos elevados e dimensões que dificultam sua utilização em aparelhos portáteis. A miniaturização desses equipamentos também costuma envolver desafios relacionados à manutenção da precisão das medições.

Para enfrentar essas limitações, os pesquisadores desenvolveram uma arquitetura denominada espectrômetro convolucional. Em vez de depender exclusivamente da separação convencional da luz em diferentes comprimentos de onda, o sistema utiliza uma sequência de componentes ópticos e métodos matemáticos para extrair informações dos sinais obtidos.

Essa abordagem permite reduzir a complexidade do equipamento sem eliminar a capacidade de analisar as características ópticas das amostras.

O dispositivo utiliza nitreto de silício, material empregado na fabricação de circuitos fotônicos por sua capacidade de conduzir e manipular a luz em estruturas microscópicas. O conjunto foi desenvolvido para realizar medições em menos de um segundo, característica que pode favorecer aplicações que exigem análises rápidas.

Segundo Chunhui Yao, um dos autores do trabalho, a equipe investigou formas mais simples de obter informações espectrais por meio de uma abordagem matemática diferente. A proposta foi desenvolver um sistema compacto que mantivesse o desempenho necessário para análises precisas.

Monitoramento da glicose sem perfurar a pele

Uma das aplicações mais promissoras do sensor está no acompanhamento da glicose, substância cuja concentração no organismo precisa ser monitorada regularmente por pessoas com diabetes.

Atualmente, existem diferentes métodos para realizar esse controle. Alguns utilizam pequenas amostras de sangue obtidas por punção, enquanto os sistemas de monitoramento contínuo empregam sensores inseridos sob a pele para acompanhar as variações da glicose ao longo do tempo.

Uma tecnologia óptica capaz de realizar medições sem procedimentos invasivos poderia tornar esse acompanhamento mais confortável e facilitar o desenvolvimento de dispositivos vestíveis, como relógios inteligentes e outros equipamentos eletrônicos portáteis.

Nos experimentos descritos pelos pesquisadores, o sensor foi utilizado para demonstrar a possibilidade de acompanhar a glicose durante um período prolongado. A equipe também investigou sua aplicação na avaliação de outros indicadores biológicos, incluindo lactato sanguíneo, álcool no sangue e umidade da pele.

Essas substâncias e características podem fornecer informações relevantes sobre diferentes processos fisiológicos. A possibilidade de analisá-las com um equipamento compacto amplia o campo de aplicações da tecnologia.

Entretanto, existe uma diferença importante entre demonstrar que um sensor consegue acompanhar determinado indicador em condições experimentais e comprovar que ele pode ser utilizado com segurança e precisão na rotina médica.

A demonstração de monitoramento prolongado da glicose foi realizada em um participante. Por isso, ainda são necessários estudos com grupos maiores para verificar a confiabilidade das medições em pessoas com características distintas e em diferentes condições de uso.

Também será necessário estabelecer como o equipamento se comporta diante de fatores que podem interferir nos resultados e determinar se sua precisão atende aos requisitos necessários para o acompanhamento clínico.

Até que essas etapas sejam concluídas, o sensor não deve ser considerado um substituto comprovado dos métodos de monitoramento da glicose disponíveis atualmente.

Equipamento também identifica alimentos e medicamentos

O potencial do dispositivo não se limita à área da saúde. Nos testes realizados em laboratório, os pesquisadores avaliaram sua capacidade de distinguir diferentes tipos de materiais e produtos.

O sensor classificou corretamente todas as amostras analisadas em determinados conjuntos de testes envolvendo plásticos, produtos farmacêuticos, café, farinha e chá. Nesses experimentos específicos, o índice de acerto chegou a 100%.

A equipe também utilizou o equipamento para estimar concentrações de substâncias em soluções aquosas e orgânicas. Os resultados apresentados no estudo indicaram precisão próxima de 0,01% nessas análises, com desempenho superior ao de espectrômetros comerciais de bancada utilizados como referência nas comparações realizadas.

Esses resultados sugerem que a tecnologia pode encontrar aplicações em diferentes setores.

Na indústria farmacêutica, por exemplo, sensores ópticos compactos poderiam auxiliar na análise de matérias-primas e em procedimentos de controle de qualidade. No setor alimentício, poderiam contribuir para a identificação de produtos e para a avaliação de determinadas características das amostras.

A identificação de plásticos também aponta para possíveis aplicações na triagem de materiais e em processos relacionados à reciclagem.

Na área ambiental, equipamentos menores e de menor custo poderiam facilitar análises em locais onde a utilização de instrumentos laboratoriais convencionais é difícil ou economicamente inviável.

É importante destacar, porém, que os índices de precisão e classificação divulgados se referem aos conjuntos de amostras examinados pelos pesquisadores. Os resultados não garantem desempenho equivalente em todos os tipos de materiais, produtos ou condições de operação.

Resistência a diferentes temperaturas amplia possibilidades

Outro aspecto investigado foi o funcionamento do dispositivo em condições ambientais variadas. Segundo os resultados apresentados, o sensor operou em temperaturas entre -20 °C e 80 °C.

Essa faixa pode favorecer o desenvolvimento de aplicações em ambientes industriais e externos, nos quais as condições de temperatura nem sempre são controladas.

A arquitetura também foi concebida para permitir a ampliação de suas capacidades por meio da incorporação de componentes ópticos adicionais. Essa característica pode facilitar a adaptação do sistema a diferentes necessidades de medição.

Para Qixiang Cheng, professor responsável pela liderança do estudo, um dos avanços do trabalho foi transformar um conceito matemático em um equipamento funcional, com potencial para aplicações práticas.

A combinação de componentes compactos, processamento rápido e custos reduzidos é especialmente relevante para a criação de instrumentos que possam ser fabricados em maior escala.

Quando o sensor poderá chegar ao mercado?

Embora o custo estimado de fabricação seja um dos pontos de destaque do projeto, os cerca de R$ 50 não devem ser interpretados como o preço final de um produto disponível para o consumidor.

O valor corresponde a uma estimativa associada ao sensor e não necessariamente contempla todos os componentes, etapas de fabricação e despesas necessárias para transformar o protótipo em um dispositivo comercial.

No caso de uma aplicação médica, também será preciso considerar procedimentos de calibração, validação de desempenho e atendimento às exigências regulatórias aplicáveis.

A equipe ainda precisará demonstrar que o equipamento mantém resultados confiáveis em diferentes usuários e situações cotidianas. Para o monitoramento da glicose, essa validação é particularmente importante, já que medições incorretas podem comprometer decisões relacionadas ao controle do diabetes.

Se os próximos estudos confirmarem a precisão e a segurança da tecnologia, o dispositivo poderá contribuir para o desenvolvimento de monitores de saúde menores, mais acessíveis e confortáveis.

Por enquanto, a principal contribuição do projeto é demonstrar que uma arquitetura óptica compacta pode realizar diferentes tipos de análise com resultados promissores em laboratório.

A transformação dessa descoberta em um produto comercial dependerá de novas etapas de desenvolvimento, testes e validação. Até lá, a possibilidade de medir a glicose sem agulhas permanece uma perspectiva tecnológica promissora, mas ainda não uma alternativa comprovada para substituir os métodos atuais.

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