Pesquisa desenvolvida por físicos da USP São Carlos emprega um semi-metal como sensor de acidez no esôfago humano, associando a tecnologia a um dispositivo eletrônico que oferece diagnóstico rápido e fácil para o paciente que sofre de doenças gastrointestinais
O projeto de pesquisa de docentes do Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP) baseia-se no desenvolvimento de métodos para preparação de monocristais de antimônio – um metaloide representado na tabela periódica pelo símbolo “Sb” – com dimensões apropriadas para aplicações em eletrodos responsáveis pela determinação de pH no esôfago humano.
O resultado final é um aparelho portátil, com funcionamento à base de pilha alcalina, capaz de armazenar dados estatísticos a partir do monitoramento da acidez no local de aplicação. Quando transmitidos a um computador através de um simples cabo USB, estes dados fornecem um laudo de fácil leitura para diagnóstico de pacientes que sofrem de refluxos ácidos por distúrbios gastrointestinais.
Segundo José Pedro Andreeta, pesquisador do Grupo de Crescimento de Cristais e Materiais Cerâmicos (CCMC) do IFSC-USP e coordenador da pesquisa, o antimônio é um elemento químico que, ao entrar em contato com um meio ácido, fornece um sinal eletrônico proporcional à acidez deste meio. “Isso faz com que ele seja o material mais conveniente para ser aplicado como sensor de pH”, comenta ele. Além disso, o antimônio tem uma grande vantagem, que é uma possibilidade natural de miniaturização, e também baixa impedância – oposição ao fluxo de transferência de energia. Estes fatores associados configuram um quadro favorável ao desenvolvimento desta tecnologia, em substituição aos frágeis sensores convencionais fabricados a partir da miniaturização de vidro, conforme explica Andreeta: “A interferência do sensor deve ser desprezível quando queremos determinar o pH de sistemas biológicos, constituídos por soluções de pequeno volume”, como é o caso de órgãos do sistema digestivo humano.
O principal desafio do projeto de pesquisa está relacionado à eficiência e à durabilidade dos sensores de antimônio. As técnicas de trabalho convencionalmente conhecidas com o antimônio são baseadas em eletrodos policristalinos, que costumam produzir impulsos de baixa resolução e de estabilidade pobre, o que dificulta sua sensibilidade quando o caso é um processo contínuo de medidas. “Esse fato está associado, principalmente, à presença de uma grande quantidade de contornos de grãos (cristais isolados na matéria em estado sólido) em contato com a solução, pois a taxa de dissolução e de formação de óxido difere significativamente da que ocorre nas faces monocristalinas”, esclarece o pesquisador.
Os monocristais, por sua vez, são desenvolvidos a partir de processos que evitam a necessidade de cortes e polimentos pós-preparação, o que, além de custar caro, ocasiona defeitos indesejáveis no material.
“Os monocristais foram crescidos em forma de fibras, com dimensões apropriadas para aplicação nos eletrodos, sem prévia manipulação”, conta Andreeta. Este processo está sendo patenteado pela USP, em parceria com a Alacer Biomédica, indústria eletrônica que atuou no financiamento da pesquisa e já manipula a técnica, transformando-a em um produto final acessível e já disponível no mercado.
A técnica
Andreeta explica, em detalhes, o porquê da necessidade de desenvolvimento de uma técnica de crescimento dos monocristais de antimônio. Segundo ele, em um cristal existe uma organização sequencial de átomos em uma rede cristalina, razão pela qual é comum encontrar na natureza corpos sólidos cerâmicos que são constituídos de uma infinidade de micro cristais, o que mascara as suas propriedades e inviabiliza, muitas vezes, as suas aplicações tecnológicas. Já um monocristal, por sua vez, é um material sólido, constituído por um único cristal. Exemplos de monocristais são os diamantes que encontramos na natureza: sua organização atômica é quase perfeita e segue uma rede cristalina pré-estabelecida.
“A preparação de um monocristal em laboratório é normalmente muito mais difícil do que a preparação de um material cerâmico, porque muitos parâmetros devem ser controlados”, comenta Andreeta. É por esta razão que eles raramente são encontrados na Natureza e têm um custo tão elevado.
Dominando a técnica de produção destes monocristais em laboratório, foi produzido um sensor para aplicação possível no esôfago de qualquer ser humano através de um cateter. A partir da monitoração, um dispositivo eletrônico se encarrega de produzir laudos médicos que oferecem um diagnóstico de fácil leitura, calculado com base em métodos pré-estabelecidos de cálculo de pH, como as pontuações de DeMeester e de Boix-Ochoa.
O software consegue fazer outros cálculos, com base nos dados medidos pelo sensor, como a Probabilidade de Associação com Sintomas, Índice de Sensibilidade a Sintomas e Índice de Sintomas, o que facilita o diagnóstico no caso do paciente que sofre de refluxos de diversas origens. Além disso, o equipamento eletrônico permite a associação com diversos outros softwares, feito inédito na substituição de equipamentos completos de exames e diagnósticos, facilitando o trabalho do profissional da saúde e aumentando significativamente as chances de recuperação do paciente que, acometido pela doença do refluxo gastroesofágico (DRGE), pode sofrer de azia, ardor, tosse, problemas respiratórios e outras inconveniências e desconfortos que, em casos extremos, podem levar até mesmo à morte.
A partir da análise feita pelo equipamento, associada ao estudo dos antecedentes do indivíduo, é possível avaliar o quadro e indicar o melhor tratamento que, ao lado de dietas balanceadas e, por vezes, intervenções cirúrgicas, podem devolver saúde e bem estar ao paciente.
Assessoria de Comunicação
