Novo quimiossensor

30 de agosto de 2023

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pela Universidade Sofia

A pandemia de COVID-19 deixou bem claro que precisamos de métodos melhores para despistar rapidamente agentes patogénicos e substâncias perigosas. Um desses compostos que regularmente passa despercebido é o lipopolissacarídeo (LPS), amplamente conhecido como “endotoxinas”.

Essa molécula, encontrada na membrana externa das bactérias Gram-negativas, pode ser muito prejudicial aos humanos. Pode desencadear uma grande resposta imunológica, produzindo febre e inflamação. Nos piores casos, pode causar falência de órgãos devido à sepse.

Surpreendentemente, para uma toxina tão onipresente, existem muito poucas maneiras de detectar eficazmente a presença de LPS. O padrão ouro para sua detecção é o teste do lisado de amebócitos limulus (LAL). Como isso tem que ser feito manualmente em um laboratório limpo, o procedimento pode levar várias horas e também é caro.

Embora existam outros métodos para detectar LPS, eles também são demorados ou complicados. E o tempo gasto aqui pode, por vezes, causar atrasos significativos na tomada de decisões em hospitais e unidades de produção farmacêutica.

Neste contexto, uma equipa de investigação do Japão foi pioneira numa nova estratégia para detectar rapidamente LPS em amostras solúveis. Em seu último estudo, publicado na revista Analytical Chemistry, a equipe apresenta uma plataforma promissora que pode revolucionar a forma como selecionamos LPS.

O primeiro autor do estudo é Hiroshi Kimoto, que é Ph.D. estudante da Universidade Sophia, Japão, e membro da Divisão de Desenvolvimento Técnico da Nomura Micro Science Co., Ltd. O estudo foi coautor de Takashi Hayashita e Takeshi Hashimoto, ambos da Universidade Sophia, e Yota Suzuki da Universidade Saitama.

O principal componente do sistema de análise LPS proposto é um quimiossensor fluorescente raciométrico denominado Zn-dpa-C2OPy. Este composto, que foi concebido para se ligar selectivamente ao LPS, apresenta propriedades fluorescentes interessantes. Quando não ligado ao LPS, forma pequenas vesículas esféricas que emitem luz com determinado comprimento de onda quando excitadas pelos raios UV.

Contudo, na presença de LPS, o quimiossensor forma agregados complexos com a toxina numa solução; esses agregados são estruturalmente distintos dos agregados do quimiossensor ou do LPS sozinho. Os complexos agregados de quimiossensor-LPS emitem luz em um comprimento de onda completamente diferente quando excitados por raios UV, e sua presença foi verificada posteriormente por meio de medições espectrométricas.

Para obter detecção de LPS de alto rendimento, os pesquisadores combinaram o quimiossensor com um sistema de análise de injeção de fluxo (FIA) e um fluorofotômetro de comprimento de onda duplo desenvolvido pela própria empresa. Este sistema permite misturar facilmente uma amostra líquida de interesse com uma quantidade conhecida de quimiossensor, e a mistura é então alimentada no fluorofotômetro, que mede as alterações de fluorescência em resposta ao LPS. Com base na razão entre as intensidades de fluorescência, pode-se estimar a concentração de LPS na amostra de entrada.

Um dos principais benefícios deste sistema é a sua velocidade. “Leva apenas um minuto desde a coleta da amostra até os resultados da análise, com um rendimento de 36 amostras por hora, tornando esta técnica extremamente rápida e eficiente”, diz Kimoto.

Além do alto rendimento, o quimiossensor proposto apresenta alta sensibilidade e estabilidade para quantificar LPS. Na verdade, o quimiossensor tem um limite de detecção de 11 pM (picomolar), que é inferior ao de outros quimiossensores de moléculas pequenas relatados para detecção de LPS. Isto significa que pode detectar concentrações mais baixas de LPS do que outros métodos alternativos.