Por José Ângelo Santilli
O pesquisador João Paulo de Campos da Costa, do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) e doutorando pela Universidade de São Paulo (USP), foi convidado pelo Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, na Universidade de Harvard, Boston, Estados Unidos, para um intercâmbio de um ano em um projeto de pesquisa envolvendo o desenvolvimento de ensaios eletroquímicos, fabricação de sensores e integração em novas plataformas de diagnóstico que abordarão os seguintes pontos: Microfabricação de dispositivos com baixo consumo de volume por amostra, resultados rápidos e de alto rendimento; Microfluídica e a integração de esquemas de detecção multiplexados em um único dispositivo. Todo o período de intercambio será patrocinado pelo próprio instituto da Universidade de Harvard.
Este convite com bolsa é fruto do trabalho apresentado em abril deste ano no ACS Spring 2019 National Meeting & Exposition, em Orlando, nos Estados Unidos. Intitulado “Miniaturized wireless system for hepatitis C detection”, tema do mestrado desenvolvido na USP, com apoio do CDMF, o trabalho mostrou o desenvolvimento de um sistema miniaturizado de leitura e imunossensores eletroquímicos aplicados no diagnóstico da Hepatite C. O sistema miniaturizado desenvolvido possui uma comunicação sem fio para dispositivos móveis e um módulo de leitura, responsável por adquirir os sinais amperométricos das reações imunoquímicas entre o antígeno-anticorpo do vírus da hepatite C (VHC).
Os resultados experimentais mostraram a detecção do VHC positivo em amostras biológicas para limites de detecção relativamente baixos, na ordem de 1ng de anticorpos anti-VHC da classe IgG. A portabilidade do sistema desenvolvido alinhada com a produção de baixo custo dos imunossensores oferece excelentes perspectivas de aplicação promissora na área de diagnósticos clínicos, que pode ser adaptado para a detecção de outras doenças. Fator esse que chamou a atenção de empresas e parceiros internacionais dispostos a contribuir para o desenvolvimento do dispositivo. Os outros autores do trabalho apresentado por Costa são os pesquisadores Wagner Benicio Bastos, Paulo Inácio da Costa, Elson Longo, Maria Aparecida Zaghete e João Paulo Pereira do Carmo.
Pesquisas promissoras
Formado em Engenharia Elétrica pela Universidade de Araraquara (UNIARA) em 2015, Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade de São Paulo (USP) em 2018 e Técnico em Elétrica e Eletrônica no Serviço de Aprendizagem Industrial – SENAI Henrique Lupo, 2009.
Costa iniciou na área de pesquisa em 2012 durante a graduação em engenharia elétrica, realizando a iniciação cientifica com a Professora Maria Aparecida Zaghete, do Laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica (LIEC) do Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (IQ – Unesp), Câmpus de Araraquara. Durante esse período trabalhou com o desenvolvimento de materiais multifuncionais através de métodos físicos e químicos de deposição aplicados principalmente na área de sensores e biossensores, onde desenvolveu seu primeiro biossensor eletroquímico para ser aplicado na área de diagnóstico de doenças.
A partir dos resultados obtidos com os biossensores desenvolvidos por método físico de deposição, foi modificada a superfície do sensor (área de trabalho) com nanoestruturas compostas de ZnO (óxido de zinco) através das doutorandas Gisane Gasparotto e Glenda Biasotto, com o intuito de aumentar a sensibilidade do sensor para a sua aplicação na detecção do antígeno CA-125 associado com o câncer de ovário e para hepatite C.
Porém, como engenheiro de formação, Costa tinha como objetivo aplicar esses biossenssores desenvolvidos durante a graduação para realizar diagnóstico em campo e reduzir o alto custo dos equipamentos de leitura dos sistemas eletroquímicos atuais.
A partir disso, Costa iniciou seu mestrado na Universidade de São Paulo com a orientação do Professor João Paulo Pereira do Carmo, co-orientação do Professor Elson Longo, com todo o suporte do CDMF, com o intuito de desenvolver novos sensores eletroquímicos de baixo custo e principalmente, desenvolver uma plataforma de leitura dos sinais obtidos durante a reação imunoquímica. Durante os dois anos de mestrado ele desenvolveu uma plataforma diagnóstica e com a colaboração do IQ e do Professor Paulo Inácio da Costa da Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCFar) da UNESP Araraquara, conseguiu modificar o sensor para realizar o diagnóstico da hepatite C, obtendo um resultado de alta relevância, que foi publicado recentemente em uma revista internacional. Durante o mestrado também atuou no desenvolvimento de circuitos integrados CMOS aplicados principalmente na área médica.
Atualmente realiza o doutorado na USP, cujo projeto é uma segunda parte do que desenvolveu no mestrado, porém focado na área de processamento de materiais. “O objetivo principal do meu doutorado é o desenvolvimento e a fabricação de um novo sistema de irradiação por feixe de elétrons com a intenção de obter/modificar, ou induzir novas propriedades e funções de materiais com a aplicação promissora na área de sensores e biossensores”, explica Costa.
O interesse nessa área de modificação de materiais foi devido ao aumento significativo pela demanda de novos materiais cujas propriedades e funções podem ser manipuladas através da aplicação controlada de luz ou elétrons. O grupo do CDMF vem trabalhando nessa área há um bom tempo, tendo observado em particular que as interações por feixe de elétrons através da microscopia eletrônica de transmissão com a matéria têm sido utilizadas não apenas como plataformas de caracterização de morfologia, estrutura e transformação química, mas também como uma técnica importante para o processamento e fabricação de novos materiais.
“Essa técnica permite adaptar as propriedades dos materiais, sendo uma tecnologia importante para o desenvolvimento de novas nanoestruturas, especialmente para aquelas que não podem ser fabricadas ou sintetizadas utilizando métodos químicos e físicos convencionais”, explica Elson Longo, diretor do CDMF
A desvantagem dessa técnica é o elevado custo dos equipamentos e o desafio na área de processamento de materiais é o de tornar a produção escalável e viável e fácil procedimento de fabricação.
“Por este motivo, a elaboração e o desenvolvimento de um novo equipamento de irradiação por feixe de elétrons que estou propondo no doutorado, passa a agregar um diferencial para a produção e modificação desses novos materiais. Uma vez que, as reações deixarão de ser realizadas apenas nos microscópios eletrônicos e poderão ser sintetizadas nesse novo sistema”, disse Costa.
Ao longo desses quatro anos de pesquisa Costa espera obter um sistema de irradiação por feixe de elétrons compacto, de fácil utilização pelo usuário, com alta precisão e controle dos parâmetros para garantir a reprodutibilidade na modificação/obtenção desses novos materiais, o que tornará o equipamento inovador.
A perspectiva é atender a demanda científica em universidades e laboratórios no desenvolvimento e aplicação desses novos materiais em diferentes áreas do conhecimento.
CDMF
O CDMF é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).
