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Pesquisa da USP de São Carlos usará sensor para diagnosticar diabetes pelo hálito

Publicado em 17 janeiro 2017

Um sensor para diagnosticar a diabetes e avaliar o nível de açúcar no sangue, através do hálito, está em processo de desenvolvimento no Campus USP São Carlos. O dispositivo, cuja pesquisa está ainda em estágio preliminar, já permitiu detectar níveis de acetona produzida em laboratório.

Mas qual é a relação entre diabetes e acetona?

Sabe-se que a diabetes ocorre em razão do acúmulo de glicose (açúcar) no sangue, podendo ocasionar uma série de sintomas, como vontade frequente de urinar, fome e sede em excesso e emagrecimento. Num organismo saudável, as moléculas de glicose entram em células, onde são transformadas em energia - a glicose é uma das principais fontes energéticas de nosso organismo. Elas só conseguem entrar nas células graças à insulina, hormônio que é produzido pelo pâncreas. Contudo, quando o pâncreas fica comprometido, a glicose se torna incapaz de entrar nas células e se mantém no sangue sem fornecer a energia para o nosso organismo, que em alternativa é forçado a buscar outras fontes energéticas. Uma delas é a quebra de ácidos que são degradados por componentes conhecidos como "cetônicos": acetoacetato, beta-hidroxibutirato e acetona! Este último, por sua vez, não se oxida facilmente, e é eliminado pela urina e expelido pelo hálito, sendo que este segundo processo é chamado de "hálito cetônico", e seu odor é semelhante ao de frutas envelhecidas.

Atualmente, a coleta de sangue, feita obviamente de modo invasivo, é a principal forma de diagnóstico da diabetes e de controle da glicose, que pode se dar em diversos tipos, como diabetes tipo 1 (quando o pâncreas não é capaz de produzir insulina, em razão de defeito no sistema imunológico), pré-diabetes (pode acometer pacientes que têm pré-disposição genética à doença e à má produção de insulina), diabetes tipo 2 (quando há pouca secreção de insulina, bem como resistência ao hormônio) e diabetes gestacional (quando há resistência à produção saudável de insulina, durante a gestação, aumentando o nível de glicose no sangue).

O Dr. Luís Fernando da Silva é pós-doutorando do Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" (IQ/UNESP/Araraquara) e ex-pesquisador da USP, instituições nas quais tem desenvolvido o dispositivo acima citado, que foi capaz de detectar a acetona graças ao composto tungstato de prata (fórmula química: Ag2WO4), que, ao entrar em contato com as moléculas de acetona, enviou sinais elétricos a um equipamento, permitindo que Silva concluísse que, se o dispositivo detectava a acetona, poderia detectar o hálito cetônico, diagnosticando a diabetes e permitindo controlar o nível de glicose.

O desafio dos três "s"

Embora esse resultado preliminar e a ideia de que esse sensor talvez possa ser comercializado futuramente sejam empolgantes, há uma série de pesquisas que deverão ser ser realizadas por Silva nos próximos meses. Com a comprovação do fato de que o tungstato de prata é "sensível" às moléculas de acetona, agora o pesquisador terá que investigar a seletividade (selectivity, em inglês) do sensor: no hálito cetônico, existem diversos componentes, e é preciso garantir que o Ag2WO4 possa ignorá-los, detectando com eficácia apenas os gases desejados - neste caso, a acetona. Além disso, será necessário garantir a estabilidade (stability, em inglês) do dispositivo: o sensor é eficaz? É eficiente? Pode ser usado apenas uma vez ao dia ou mais do que isso? Daqui a um mês, ele precisará ser descartado ou durará meses? O custo será baixo?... Em suma, Silva tem investigado os três "s" (selectivity, sensitivity e stability), como ele prefere chamar.

Ao longo dos próximos testes, Silva também pretende diminuir a temperatura necessária para fazer o dispositivo operar - hoje, o protótipo funciona apenas quando é aquecido a 300ºC. "Se nós conseguirmos diminuir para 50ºC, por exemplo, sem interferir no desempenho da detecção, o sensor gastará bem menos energia", comenta o pesquisador, cujo objetivo é desenvolver um dispositivo que opere à temperatura ambiente. Outros testes também serão desenvolvidos, para buscar possíveis compostos que sejam ainda mais eficazes que o Ag2WO4, na detecção do hálito cetônico.

Nas próximas fases dessa pesquisa, Silva também analisará se a umidade do hálito poderá impactar na eventual detecção. "Suponhamos que alguém queira medir a glicemia [nível de glicose no sangue], mas tenha acabado de tomar um copo d'água. Talvez, o resultado da avaliação desse paciente seja diferente do diagnóstico de um indivíduo que não bebia água há três horas, quando fez o exame", explica Silva, sugerindo que talvez possa haver a necessidade de se fazer jejum para se submeter ao eventual teste com o sensor.

Silva começou a trabalhar com o composto Ag2WO4 em 2013, quando realizava o doutorado na Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/USP), sob a orientação do Prof. Dr. Valmor Roberto Mastelaro (Instituto de Física de São Carlos - IFSC/USP), cuja linha de pesquisa se concentra no estudo de sensores capazes de detectar diferentes tipos de gases tóxicos (clique AQUI para conferir um artigo referente a um trabalho de Silva, que envolveu a aplicação do Ag2WO4 em um sensor de gás ozônio). O interesse de Silva em detectar a acetona surgiu, quando o pesquisador se deparou com alguns artigos científicos da área médica, que reportavam o uso de outros compostos - exceto do tungstato de prata -, na detecção de acetona, para uma possível quantificação da glicemia.

O estudo sobre o citado sensor, desenvolvido no âmbito do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF - um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - CEPID's/FAPESP), tem sido feito em parceria com pesquisadores da Universidade Aix-Marseille (França), onde Silva teve a oportunidade de realizar seu "doutorado sanduíche", quando era pesquisador da USP.

A pesquisa em questão, realizada sob a orientação do Prof. Dr. Elson Longo (UNESP) e com a co-autoria do Prof. Dr. Valmor Mastelaro (IFSC/USP), já resultou num artigo que foi publicado em 2016, no Journal of Alloys and Compounds.

*A pesquisa descrita nesta matéria de divulgação pode se encontrar em fase inicial de desenvolvimento. A eventualidade de sua aplicação para uso humano, animal, agrícola ou correlatas deverá ser previamente avaliada e receber aprovação oficial dos órgãos federais e estaduais competentes. A responsabilidade pelas informações contidas na reportagem é de inteira responsabilidade do pesquisador responsável pelo estudo, que foram devidamente conferidas pelo mesmo, após editadas por jornalista responsável devidamente identificado, não implicando, por isso, em responsabilidade da instituição.

Assessoria de Comunicação - IFSC/USP