Uma tecnologia em desenvolvimento no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen), capaz de processar estruturas minúsculas em materiais diversos com lasers de pulsos ultracurtos, pode levar à criação de um dispositivo que integra várias funções de laboratórios médicos em um único chip, aumentando a precisão das análises e facilitando a realização de exames em locais sem serviços laboratoriais.

O trabalho é realizado por meio dos projetos Estação de microusinagem com sistema laser de Ti:safira de femtossegundos amplificado” e “Sistema microfluídico completo”, ambos com apoio da FAPESP por meio do Programa Equipamentos Multiusuários (EMU).

O lab-on-a-chip (LOC) possibilitará o manuseio de volumes muito baixos de fluidos diversos, na ordem de nanolitros – a bilionésima parte de 1 litro. Microcanais do dispositivo transportarão e manipularão os fluidos, integrando processos químicos e bioquímicos nos microssistemas de análises automatizados do LOC.

“Isso simplificará os diagnósticos médicos por dispensar toda a estrutura necessária aos métodos tradicionais, diminuindo custos e ampliando o alcance do serviço, ao mesmo tempo em que aprimorará a precisão das análises e o estudo de processos celulares complexos”, disse Wagner de Rossi, coordenador do projeto e pesquisador do Centro de Lasers e Aplicações (CLA) do Ipen, à Agência FAPESP.

A tecnologia que poderá levar ao desenvolvimento do dispositivo será desenvolvida por meio da microusinagem com laser de femtossegundos, tipo de fabricação que utiliza tecnologia de precisão para produzir micropeças com dimensões muito pequenas.

“Essa e outras inovações podem ser proporcionadas pelo surgimento de equipamentos cada vez menores e mais leves, trazendo várias vantagens competitivas para setores como a medicina e a engenharia, por exemplo”, disse Rossi.

Rossi também coordena o Projeto Temático “Microusinagem com laser de pulsos ultracurtos aplicada na produção e controle de circuitos optofluídicos”, com apoio da FAPESP, que tem o objetivo de desenvolver no Brasil a capacidade de processar materiais com lasers de pulsos ultracurtos para diversas aplicações.

Parte dos recursos será destinada à aquisição de uma estação de trabalho para a microusinagem com laser de femtossegundos e de um sistema microfluídico completo, equipamentos necessários ao desenvolvimento da tecnologia e que ficarão à disposição de pesquisadores de outras instituições estaduais que atuem na área, além do próprio Ipen.

“Inicialmente, a pesquisa visa desenvolver a capacidade de microusinagem, a produção de estruturas da ordem de micrômetros em qualquer tipo de material. Em seguida daremos início à construção de circuitos microfluídicos, integrando componentes ópticos a eles e desenvolvendo aplicações. Trata-se, portando, de um projeto completo, que vai desde a pesquisa básica até os aplicativos”, explicou Rossi.

Diagnóstico de toxoplasmose - De acordo com Rossi, entre as primeiras aplicações do projeto estarão a realização de ensaios imunológicos e a produção de radiofármacos, começando pelo [18F]FDG, substância fundamental para a tomografia PET, método mais moderno para a detecção de cânceres e outras doenças.

“O Ipen foi pioneiro na produção desse radiofármaco, mas o processo completo de síntese tal como é feito hoje, envolvendo 16 etapas, poderá ser otimizado se realizado em circuitos microfluídicos”, afirmou.

Para isso, o Centro de Radiofarmácia do Ipen fornecerá os insumos necessários aos testes e fará o controle da análise dos resultados obtidos.

A tecnologia também poderá ser utilizada no desenvolvimento de uma plataforma para diagnóstico de toxoplasmose. “Um sistema microfluídico resultará em uma plataforma de dimensões tão reduzidas que poderá encurtar consideravelmente o consumo de reagentes e o tempo de processamento das análises que, no ensaio imunoenzimático tradicional, leva horas”, disse Rossi.

Ainda de acordo com o pesquisador, o lab-on-a-chip poderá ser adaptado para ser utilizado em conjunto com smartphones, ampliando seu alcance.

“As reações físico-químicas das amostras no microchip poderão ser transmitidas pelo celular a centros de referência para análises e diagnósticos mais complexos”, disse.

Além da FAPESP, as pesquisas têm apoio do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), por meio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN).