Aparelho feito com impressão 3D usa smartphone para analisar o sangue e identificar infecção por verme

Barato e fácil de ser usado, o equipamento ajudará os serviços de saúde da África a combaterem males que causam cegueira e elefantíase

por Paloma Oliveto 15/05/2015 15:00

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Valdo Virgo / CB / D.A Press
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Eles são milimétricos, mas fazem estragos imensos. Transmitidos por moscas endêmicas da África Central, os vermes Onchocerca volvulus e Wuchereria bancrofti são considerados um grave problema socioeconômico e de saúde pública em países já fragilizados por constantes epidemias infecciosas, como Aids, malária e tuberculose. Esses parasitas invadem o tecido subcutâneo, instalam-se na corrente sanguínea e provocam, respectivamente, cegueira e elefantíase em suas vítimas. Existe um remédio seguro e eficaz contra eles. Mas seu uso foi suspenso no continente — paradoxalmente, para evitar a morte.

Acontece que não são raros os casos de pessoas infectadas também pelo Loa loa, verme causador da loíase. Na maior parte das vezes, é um mal assintomático. Contudo, em alguns pacientes, o parasita instala-se nos olhos e precisa ser retirado cirurgicamente. Também pode causar cardiomiopatias, nefropatias e encefalite. O problema é que essa infecção é incompatível com a ivermectina, droga utilizada no combate ao Onchocerca volvulus e ao Wuchereria bancrofti. Quando, além de um desses dois vermes, um indivíduo está infectado pelo Loa loa, o tratamento pode acarretar danos cerebrais, coma e, não raramente, óbito.

Por causa disso, os programas antiparasitários em massa levados a cabo por países como Camarões, Gabão, República do Congo, República Democrática do Congo e República Centro-Africana, com grande índice de sucesso, tiveram de ser interrompidos em regiões de alta incidência de coinfecção. A estratégia de tratamento transformou-se, simplesmente, em não tratar. Contudo, uma tecnologia simples e barata poderá pôr fim ao problema, definindo, em menos de dois minutos, quem pode receber o medicamento, sem riscos à saúde.

Com um iPhone 5S, uma lente extra, um feixe de LED e peças plásticas impressas em 3D, cientistas da Universidade da Califórnia em Bekerley desenvolveram um microscópio portátil que, além de capturar e amplificar imagens, fornece um diagnóstico preciso por meio de um aplicativo instalado no próprio telefone. Enquanto as lentes flagram a presença dos vermes e filmam a imagem, o software, também criado pelos pesquisadores, analisa o tipo e a quantidade de parasitas, o que vai direcionar o melhor tratamento para o paciente.

“Não se trata apenas de utilizar o iPhone como microscópio, uma técnica que já havíamos mostrado anteriormente. O que há de especial sobre esse trabalho é que, pela primeira vez, temos um aparelho que combina tecnologia de imagem e automação de software para criar uma solução diagnóstica completa”, diz Daniel Fletcher, professor de bioengenharia da Universidade da Califórnia em Bekerley e principal autor do estudo, publicado na edição de hoje da revista Science Translational Medicine. “Estamos confiantes de que muitas vidas poderão ser salvas porque se trata de uma solução barata, portátil e muito segura”, afirma. O equipamento foi batizado de CellScope Loa.

Contagem
O funcionamento é simples. No topo do pequeno microscópio, fica o iPhone, cuja bateria é alimentada por meio de uma porta USB (veja infografia acima). A câmera do aparelho é alinhada sobre a amostra de sangue, coletada por uma picada do dedo. Com um simples toque na tela do celular, um algoritmo de processamento de imagem captura e analisa os vídeos das larvas que se movem pelo sangue e, em menos de dois minutos, faz a contagem dos parasitas.

“O próprio software guia o processo, por isso, não é necessário treinamento intenso”, observa Michael D’Ambrosio, pesquisador de bioengenharia da universidade. Uma baixa contagem da larva de Loa loa significa que o paciente pode receber a ivermectina. Já quando há uma quantidade grande de parasitas circulantes, o tratamento não é indicado, sob risco de morte.

No teste inicial do dispositivo, feito com 33 amostras de sangue, o resultado foi praticamente idêntico ao obtido pela contagem de larvas realizada com o auxílio do microscópio tradicional. D’Ambrosio explica que o método padrão consiste em levar o material para o laboratório, examinar a lâmina no microscópio e contar manualmente a quantidade de larvas. “Esse processo é demorado e inviável em campanhas em massa. Com o iPhone, nossa expectativa é de que uma equipe de três técnicos consiga atender 200 pessoas em quatro horas”, diz.

Os pesquisadores explicam que ainda são necessários alguns ajustes — como redução de custo da manufatura — antes de produzir o microscópio portátil em larga escala. Eles apostam, contudo, que muito em breve esses aparelhos estejam prontos para uso, podendo ser usados não apenas para a contagem do Loa loa, mas como ferramenta de diagnóstico de outras doenças parasitárias infecciosas. “Essa pesquisa é endereçada a doenças tropicais negligenciadas. Demonstramos que a tecnologia pode ajudar populações que sofrem de enfermidades terríveis, porém tratáveis”, destaca Daniel Fletcher.

Lentes turbinam telefone

Na Universidade de Houston, nos EUA, cientistas também transformaram um smartphone em um poderoso instrumento. Eles criaram lentes óticas que podem ser acopladas ao aparelho alcançando magnitude 120 (número de vezes que a imagem é aumentada). Uma grandeza que custa pouco: US$ 0,03. De acordo com Wei-Chuan Shih, professor de engenharia elétrica e computacional da instituição, as lentes funcionam como um microscópio e, além de muito baratas, são fáceis de usar. Basta colocá-las diretamente na própria lente da câmera do smarthpone, sem necessidade de equipamentos adicionais. Ele diz que isso faz da invenção uma ótima aliada de jovens estudantes na sala de aula.

Em um artigo publicado no Jornal de Ótica Biomédica, Shih e três alunos da universidade descreveram como produziram as lentes e também examinaram a qualidade das imagens ampliadas por elas. Yu-Lung Sung, candidato ao doutorado e principal autor do artigo, explica que as lentes são feitas de um plástico flexível, com consistência de mel, que é gotejado precisamente sobre uma superfície preaquecida. “A curvatura da lente e, portanto, seu potencial de amplificação da imagem, depende do tempo de aquecimento e da temperatura também”, diz Sung.

Ao final do processo, se obtém lentes flexíveis, semelhantes às de contato, embora sejam mais finas e um pouco menores. “Elas podem transformar um smartphone em microscópio sem precisar de qualquer mecanismo extra. Apesar da forte adesão entre o polímero e o vidro da lente da câmera do celular durante o uso, as lentes podem ser facilmente retiradas depois. Então, o telefone não fica inutilizado”, destaca. Nos testes, a resolução obtida foi de 1 micrômetro, com ampliação de 120 vezes.

Lentes convencionais são produzidas por polimento mecânico ou injeção, em um molde, de materiais como plástico ou vidro. Lentes de vidro existem também, mas elas precisam de um preparo especial para se manter estáveis ou de um equipamento extra para aderir ao smartphone. “No caso da nossa, ela não precisa de nada disso. Elas são colocadas diretamente nas lentes da câmera do telefone sem necessidade de outros dispositivos. Além disso elas são reutilizáveis”, destaca o pesquisador. Para testar a ampliação, os autores do estudo capturaram imagens de um pelo humano e o observaram tanto no smartphone quanto em um microscópio Olympus IX-70. A qualidade da imagem formada pela lente que criaram comparou-se à obtida pelo Olympus a uma amplificação de 100 vezes.

Acaso
Sung contou que a ideia de utilizar as lentes no smartphone surgiu um tanto por acaso. Ele estava usando o polímero para construir dispositivos microfluiídicos e trabalhava com uma superfície quente quando percebeu que o material curvava quando em contato com a chapa aquecida. Intrigado, resolveu fazer uma lente. Ao colocá-la em seu telefone — um Nokia Lumia 520, que, nos EUA, custa apenas US$ 20 (no Brasil, R$ 370, na loja on-line da Nokia) —, o cientista percebeu que estava diante de um microscópio extremamente barato. “Por US$ 21, conseguimos fazer um microscópio, sendo que esse 1 centavo da lente refere-se a tudo: do material à manufatura”, orgulha-se. Ele estima que, para produção em massa, o custo seria de US$ 0,03. “Um microscópio convencional pode custar US$ 10 mil. Claro que ele fará muitas outras coisas, mas é muito mais caro também”.

Por enquanto, Sung imagina que as lentes poderão ser utilizadas em sala de aula, transformando-se em uma forma barata e fácil de ensinar estudantes a fazer investigações científicas. Como as lentes são acopladas ao smartphone, é fácil, inclusive, compartilhar as imagens obtidas por e-mail ou aplicativos como o WhatsApp. “E, já que são baratas, se as crianças as quebrarem, não será um desastre”, brinca.

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