Graças às suas bússolas, os smartphones podem agora medir a glicose, bem como outras moléculas, afirmam cientistas
Uma equipa de investigadores do Instituto Nacional de Normas e Tecnologia (NIST) desenvolveu uma técnica que utiliza o magnetómetro de um telemóvel vulgar para medir com grande precisão a concentração de glicose, um marcador da diabetes.
Quase todos os telemóveis modernos têm uma bússola incorporada, ou magnetómetro, que deteta a direção do campo magnético da Terra, fornecendo informações essenciais para a navegação.
A mesma técnica, que utiliza o magnetómetro em conjunto com materiais magnéticos concebidos para alterar a sua forma em resposta a sinais biológicos ou ambientais, pode ser utilizada para medir rapidamente e a baixo custo uma série de outras propriedades biomédicas que servem para monitorizar ou diagnosticar doenças humanas. Este método também tem potencial para detetar toxinas ambientais, disse Gary Zabow, cientista do NIST.
No seu estudo de prova de conceito, Zabow e o seu colega Mark Ferris, investigador do NIST, fixaram a um telemóvel um pequeno poço que continha a solução a testar e uma tira de hidrogel - um material poroso que incha quando imerso em água.
Os investigadores incorporaram minúsculas partículas magnéticas no hidrogel, que tinham concebido para reagir quer à presença de glucose quer aos níveis de pH (uma medida da acidez), expandindo-se ou contraindo-se. A alteração dos níveis de pH pode estar associada a uma série de perturbações biológicas.
À medida que o hidrogel aumentava ou diminuía, as partículas magnéticas aproximavam-se ou afastavam-se do magnetómetro do telemóvel, que detetava as alterações correspondentes na força do campo magnético.
Com esta estratégia, os investigadores mediram concentrações de glicose tão pequenas como alguns milionésimos de mole (a unidade científica para um certo número de átomos ou moléculas numa substância).
Embora uma sensibilidade tão elevada não seja necessária para a monitorização caseira dos níveis de glicose feita através de uma gota de sangue, poderá no futuro permitir a análise de rotina da glicose na saliva, que contém uma concentração muito menor do açúcar.
A capacidade do hidrogel
Os hidrogéis artificiais, ou "inteligentes", como os que a equipa do NIST utilizou, são baratos e relativamente fáceis de fabricar, disse Ferris, e podem ser adaptados para reagir a uma série de compostos diferentes que os investigadores médicos podem querer medir.
Nas suas experiências, Ferris e Zabow empilharam camadas únicas de dois hidrogéis diferentes, cada um dos quais se contraiu e expandiu a taxas diferentes em resposta ao pH ou à glucose. Estas bicamadas amplificaram o movimento dos hidrogéis, tornando mais fácil para o magnetómetro seguir as alterações na força do campo magnético.
Uma vez que a técnica não requer qualquer eletrónica ou fonte de energia para além da do telemóvel, nem exige qualquer processamento especial da amostra, oferece uma forma barata de realizar testes - mesmo em locais com relativamente poucos recursos.
Esforços futuros para melhorar a precisão de tais medições utilizando magnetómetros de telemóveis poderão permitir a deteção de cadeias de ADN, proteínas específicas e histaminas - compostos envolvidos na resposta imunitária do organismo - em concentrações tão baixas como algumas dezenas de nanomoles (bilionésimos de mol).
O estudo da equipa sugere que um magnetómetro de telemóvel pode medir os níveis de pH com a mesma sensibilidade de um medidor de bancada de mil dólares, mas a uma fração do custo.
Para que as medições por telemóvel sejam um sucesso comercial, os engenheiros terão de desenvolver um método para produzir em massa as tiras de teste de hidrogel e garantir que têm um prazo de validade longo, afirmou Zabow. O ideal, acrescentou, é que as tiras de hidrogel sejam concebidas para reagir mais rapidamente a sinais ambientais, de modo a acelerar as medições.
Referência da notícia:
Ferris M., Zabow G. Quantitative, high-sensitivity measurement of liquid analytes using a smartphone compass. Nature Communications (2024).