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UFRRJ lidera etapa de pesquisa que usa impressão 3D para detectar Alzheimer e Parkinson

Filamento condutor desenvolvido na Universidade é base de sensores testados em parceria com UFRJ e USP

Uma pesquisa que reúne a Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ), a Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e a Universidade de São Paulo (USP) tem avançado no desenvolvimento de sensores capazes de detectar biomarcadores associados a doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson. A tecnologia aposta em produtos finais mais acessíveis, com potencial para ampliar o diagnóstico precoce no país.

O ponto de partida do estudo está na UFRRJ, onde foram desenvolvidos filamentos condutores utilizados na impressão 3D de eletrodos, componente central dos sensores eletroquímicos. O trabalho é conduzido no Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PPGCEMat), no âmbito do Grupo de Materiais Nanoestruturados para Aplicações Biotecnológicas (Nano&UFRRJ).

Responsável pelo desenvolvimento do material, a mestranda Gabrielle Gomes, sob orientação do professor João Victor Nicolini, descreve a proposta: “Desenvolvi um filamento condutor compatível com impressão 3D, capaz de ser utilizado na fabricação de sensores eletroquímicos que podem ser aplicados tanto na área da saúde com a detecção de marcadores associados ao desenvolvimento de alguma doença, como a doença de Alzheimer e também na área agrícola com a detecção de pesticidas tóxicos à saúde e assim, demonstrando potencial para uso em vários tipos de diagnósticos”.

A partir desses filamentos, foi possível fabricar eletrodos impressos em 3D que serviram como base para sensores e biossensores aplicados em estudos conduzidos em parceria com o Laboratório de Engenharia de Fenômenos de Interface (Labefit), do Programa de Engenharia Química do (PEQ) do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (Coppe/UFRJ), coordenado pela professora Helen Ferraz, em conjunto com doutorando Guilherme Sales da Rocha; e com o Instituto de Química de São Carlos (IQSC), da USP, através do grupo BioMicS – Bioanalítica, Microfabricação e Separações, sob orientação da professora Laís Brazaca.

O trabalho desenvolvido por Guilherme se insere em sua pesquisa de doutorado no PEQ/Coppe/UFRJ, sendo orientado pela professora Helen Ferraz e coorientado pelo professor João Victor Nicolin (PPGCEMat/UFRRJ). No âmbito desse estudo, o doutorando tem se dedicado ao desenvolvimento de biossensores eletroquímicos inovadores, produzidos por impressão 3D, voltados à detecção precoce de biomarcadores associados a doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson, com destaque para o baixo custo e a rápida fabricação dos dispositivos.

Na etapa conduzida na USP, os dispositivos passaram a ser utilizados na detecção de biomarcadores como a dopamina, relacionada ao Parkinson, e a clusterina, associada ao Alzheimer. O funcionamento do sensor se baseia em respostas eletroquímicas que geram sinais elétricos mensuráveis.

Segundo Gabrielle, um dos principais desafios foi alcançar o equilíbrio entre as propriedades do material. “O principal desafio da pesquisa foi obter um material que apresentasse simultaneamente boa condutividade elétrica e propriedades adequadas para impressão 3D, garantindo desempenho funcional nos sensores”, explica. O processo envolveu diferentes formulações e sucessivos testes até a obtenção de um material com desempenho adequado.

“A utilização da impressão 3D nesse tipo de sensor permite fabricação ágil, menor custo, alta reprodutibilidade e possibilidade de personalização dos dispositivos conforme a aplicação. Essa tecnologia se torna mais acessível em comparação aos métodos tradicionais devido à redução de custos, simplificação dos processos produtivos e menor dependência de infraestrutura complexa”, afirma a mestranda.

Para o professor do PPGCEMat e líder do Nano&UFRRJ, João Victor Nicolini, o avanço demonstra a importância da integração entre áreas. “Esse avanço demonstra como a integração entre nanotecnologia, materiais condutores e impressão 3D pode abrir novas possibilidades para o desenvolvimento de dispositivos analíticos inovadores, contribuindo para a área de diagnóstico biomédico e sensores eletroquímicos”, destaca.

A pesquisa também aponta o papel da colaboração entre instituições envolvidas na pesquisa. Enquanto a UFRRJ atuou no desenvolvimento dos materiais e na condução experimental, a UFRJ contribuiu com a engenharia de processos e a USP com a aplicação bioanalítica dos dispositivos.

“A colaboração do doutorando Guilherme Sales e da professora Laís Brazaca foi fundamental para o avanço do trabalho, por permitir a integração de diferentes áreas específicas e o acesso a conhecimentos complementares, evidenciando a importância da interdisciplinaridade e da sinergia científica”, afirma Gabrielle.

Os resultados iniciais indicam que os sensores funcionam em condições controladas de laboratório, e também em amostras próximas da realidade clínica, como soro humano, um passo importante para aplicações futuras.

“Esses sensores têm potencial para impactar diretamente a vida das pessoas, ao permitir a identificação mais precoce de doenças possibilitando intervenções mais eficazes e também detectando a presença de contaminantes tóxicos usados na agricultura, e assim contribuindo para a melhoria da qualidade de vida”, conta a mestranda.

Os resultados do estudo foram publicados na revista científica internacional Microchemical Journal e já ganharam destaque em reportagens da USP  e da Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (Faperj).

Como pró-reitor de Pesquisa, Pós-Graduação e Inovação da UFRRJ, José Luis Luque, destaca que a pesquisa evidencia o papel estratégico da instituição na integração entre ciência, inovação e impacto social. “Certamente, a colaboração interinstitucional e o desenvolvimento de tecnologias acessíveis reforçam nosso compromisso com a sociedade”, afirma.

Apesar dos avanços, a tecnologia ainda precisa passar por novas etapas antes de chegar ao uso clínico, como validação em larga escala e aprovação regulatória. “O desenvolvimento de tecnologias acessíveis representa um avanço estratégico na promoção da saúde e na melhoria da qualidade de vida”, conclui Gabrielle.

Texto: Jonathan Monteiro, jornalista e bolsista de Jornalismo da PROPPGI/CCS.
Fotos: Acervo dos pesquisadores.

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