Elevação de ureia no sangue pode ser sinal de problemas nos rins. Se eles não funcionam bem, podem reter sódio no corpo, aumentar pressão arterial, o que sobrecarrega músculo do coração.

Pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) e do Instituto de Química de São Carlos (IQSC), ambos da Universidade de São Paulo (USP), desenvolveram um dispositivo capaz de quantificar a ureia presente no suor.

O mecanismo monitora pacientes com problemas cardíacos, com a vantagem de fornecer informações em tempo real. O estudo teve parceria com o Instituto do Coração (Incor) do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP (FMUSP).

Níveis de ureia em pacientes cardíacos

A elevação dos níveis de ureia no sangue pode ser um sinal de diminuição da atividade dos rins, já que é através deles que essa substância é excretada.

Se os rins não funcionam adequadamente, podem reter o sódio no corpo e aumentar a pressão arterial, o que sobrecarrega o músculo do coração. Em pacientes cardíacos, é importante monitorar regularmente os níveis de ureia e de outros marcadores para prevenir complicações.

Pacientes cardíacos devem monitorar regularmente os níveis de ureia para prevenir complicações — Foto: Dra. Michelle Williams, Universidade de Edimburgo

Dispositivo

O pequeno adesivo criado na USP é equipado com sensores e é colado na testa ou em outra parte do corpo em que haja transpiração.

A elevação de ureia no sangue surge quando há diminuição da capacidade dos rins de filtrar o sangue das substâncias tóxicas. Medir os níveis de ureia é uma forma indireta de monitorar o estado do risco cardíaco.

“Os pacientes com insuficiência renal têm maiores chances de desenvolver doenças cardíacas, porque o rim também processa eletrólitos e outras moléculas que são importantes para o funcionamento do coração”.

A pesquisadora ressalta que os eletrólitos, sódio e potássio, são os responsáveis pelas contrações no coração. A ideia é que o sódio e o potássio também sejam monitorados através de um só dispositivo.

Por ser barato, o adesivo pode ser trocado várias vezes ao dia, mas também poderia ser lavado e reutilizado sem prejuízo.

O estudo demonstrou também que o biossensor funciona sob estresse mecânico, como quando há uma dobra na pele. Isso possibilita a utilização em regiões como axilas e dobra do joelho.

O sensor eletroquímico mede o aumento de pH no suor, ou seja, quando ele fica mais alcalino e menos ácido. Essa mudança está relacionada à degradação da ureia na presença da enzima urease. A reação produz amônia, que tem caráter básico responsável pela elevação do pH.

Por esse motivo, um dos desafios para a calibração do sensor foram as pequenas variações de acidez no suor de pessoa para pessoa. A chave para obter resultados precisos seria medir o pH do suor antes que a degradação da ureia ocorresse.

Sensor criado na USP analisa ureia no suor e ajuda a monitorar quem tem problemas cardíacos — Foto: Reprodução/USP

Outro desafio foi preservar as substâncias durante a aferição. “Uma das tarefas mais importantes ao projetar biossensores é conseguir um material que permita que aquela biomolécula mantenha a sua função por um tempo relativamente grande”, explicou Osvaldo Novais de Oliveira Junior, que orientou os pesquisadores do IFSC.

Os problemas foram superados adicionando um eletrodo de referência junto com dois eletrodos de trabalho, um para ureia e outro para o pH, separados por uma distância de 2 milímetros. Para imobilizar a enzima responsável por catalisar a degradação da ureia em um dos eletrodos de trabalho, foi usada tinta à base de quitosana, um polímero que preserva a estabilidade da enzima. Assim, o dispositivo consegue medir o sinal tanto da ureia quanto do pH, o que permite fazer a correção.

Os cientistas fizeram testes em amostras de suor artificial e depois em amostras reais de suor de voluntários. Nos dois experimentos, o dispositivo conseguiu detectar a ureia com precisão, sem ser afetado por outras substâncias na mistura.

Sistemas semelhantes para outros marcadores

Trabalhos como esse do mesmo grupo de pesquisa têm sido feitos a fim de atender às demandas clínicas do Incor, buscando monitorar outros marcadores do sangue de maneira não invasiva e dinâmica. Os pesquisadores buscam parcerias com agentes do mercado que façam a produção desses dispositivos em grande escala.

O sensor é parte de um projeto maior da USP para viabilizar dispositivos vestíveis para capturar e processar biomarcadores. Uma das preocupações é que os mecanismos sejam viáveis financeiramente para o uso no sistema público de saúde.

Exames para medir fatores como esses são parte da rotina dos hospitais. O monitoramento a distância ajuda a evitar a ida desnecessária de pacientes aos centros de saúde e expô-los a infecções do ambiente hospitalar.

“Queremos disponibilizar ao nosso paciente um aplicativo no smartphone, por exemplo, que passe a medida de ureia de maneira não invasiva e que envie esses dados para a nossa infraestrutura de prontuário eletrônico e acompanhamento dos pacientes”, explicou o professor Marco Antonio Gutierrez, da FMUSP.

O trabalho de engenharia de dispositivos, com registro na Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) e disponibilização no mercado, requer o investimento de empresas ou instituições interessadas. Embora não existam ainda parcerias, a maior parte do caminho já foi traçada pelos pesquisadores.

Os sensores podem ser produzidos em massa usando técnicas de revestimento slot-die. A máquina utilizada para a produção do sensor usa tecnologia roll-to-roll (R2R) e foi fruto do trabalho de doutorado de Leonardo Dias Cagnani na USP.

Hoje ela é fabricada pela DevelopNow, uma empresa em São Carlos fundada a partir do Programa Fapesp Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (Pipe), da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

Fonte EPTV