Se você já ficou esperando no consultório médico para dar uma amostra de sangue, pode ter desejado que houvesse uma maneira de encontrar as mesmas informações sem agulhas.
Mas para todos os avanços médicos dos 20th Century, a melhor maneira de detectar moléculas permaneceu através de líquidos, como o sangue. No entanto, novas pesquisas da Universidade de Chicago poderiam algum dia fazer uma pausa nas picadas. Um grupo de cientistas anunciou que criou um dispositivo pequeno e portátil que pode coletar e detectar moléculas transportadas pelo ar – um avanço que promessa para muitas áreas de medicina e saúde pública.
Os pesquisadores imaginam que o dispositivo, apelidado de In a position, poderia detectar vírus ou bactérias transportadas pelo ar em espaços hospitalares ou públicos, melhorar os cuidados neonatais ou permitir que pessoas com diabetes leiam os níveis de glicose a partir da respiração. Todo o dispositivo tem apenas quatro por oito polegadas de diâmetro.
“Este projeto está entre os empreendimentos mais emocionantes que buscamos”, disse o Prof. Bozhi Tian, um dos autores seniores do jornal. “Existem tantas aplicações em potencial. Estamos muito satisfeitos em vê -lo se concretizar”.
O estudo foi publicado em 21 de maio em Nature Chemical Engineering.
Transformando ar para líquido
Por décadas, nossa capacidade de detectar moléculas no ar ficou para trás de nossa capacidade de detectar as mesmas em um líquido. Portanto, os exames de sangue no consultório médico e as pessoas com diabetes com diabetes geralmente passam diariamente. Até os testes da Covid Residence, você pode ter feito tudo envolvendo adição de gotículas de líquido.
“Podemos usar telefones celulares para tirar fotos ou gravar áudio, mas não temos tecnologia semelhante para ver a química aérea”, disse Jingcheng MA, o primeiro autor do estudo, que anteriormente period pesquisador de pós -doutorado em Uchicago e agora é professor assistente da Universidade de Notre Dame.
Parte do problema é diluição. No ar, as partículas que você está procurando – como alguns vírus flutuando ao redor – podem ser de apenas um em um trilhão. Essa é uma tarefa alta para um detector e, até agora, exigia equipamentos grandes e caros.
Uma equipe de cientistas de Uchicago decidiu resolver esse problema encontrando uma maneira de transformar o ar em líquido, facilitando a leitura.
A equipe projetou um sistema de múltiplas. Primeiro, uma bomba é péssima no ar para a leitura. Em seguida, um umidificador adiciona vapor de água e um sistema de resfriamento em miniatura diminui a temperatura. Isso faz com que o ar se condense em gotículas – com quaisquer partículas relevantes suspensas por dentro. As gotículas deslizam para baixo em uma superfície ultra-líquida especialmente projetada e se acumulam em um pequeno reservatório.
A partir daí, os detectores podem captar facilmente as concentrações de moléculas no líquido, usando equipamentos pré-existentes e prontamente disponíveis para detecção de líquidos.
Ao montar o dispositivo, eles não tinham certeza se seriam capazes de capturar alguns tipos de moléculas que evaporam facilmente, conhecidas como moléculas “voláteis”.
Para uma prova inicial de conceito, Ma usou uma xícara de café como teste. Ele soprou uma sopro de café vaporizado no sistema para ver se poderia ser coletado e detectado com sucesso. Quando o líquido se condensou, ele nem precisava executar testes para saber que ele funcionou – o aroma distinto de café emanou do líquido.
Em mais testes, eles descobriram que poderiam detectar com sucesso os níveis de glicose da respiração, detectar o Airborne E. coli e captar marcadores de inflamação nas gaiolas de ratos com saúde intestinal de microbioma.
Eles nomearam o sistema capaz, para o mecanismo de localização de biomarcadores no ar.
Novas habilidades
A inspiração inicial para o estudo, disse Tian, foi uma viagem que ele fez anos atrás à unidade de terapia intensiva neonatal da família Stephen no Comer Youngsters’s Hospital de Uchicago, como parte de seu trabalho contínuo com o Centro de Ciência das Trajetórias iniciais. A fundadora do centro, Prof. Erika Claud, desejou que houvesse uma maneira de executar testes em seus pequenos pacientes sem tirar sangue ou outros métodos invasivos.
Claud, que é o chefe da seção de neonatologia e o professor da família Stephen em pediatria, agora espera poder usar essa tecnologia recém -desenvolvida.
“Os bebês prematuros são alguns dos pacientes mais vulneráveis e frágeis que cuidamos da medicina”, disse ela. “A promessa dessa tecnologia é que seremos capazes de rastrear de maneira invasiva biomarcadores recentemente identificados, para otimizar os cuidados para esses bebês”.
Os pesquisadores também podem imaginar muitos outros usos. Mas há um desafio – a capacidade de detectar facilmente moléculas transportadas pelo ar é tão nova que os cientistas ainda não sabem que moléculas precisariam procurar.
Por exemplo, o grupo agora está colaborando com um médico que trata a doença inflamatória intestinal. É provável que você possa detectar marcadores de inflamação do sopro de pacientes com DII, mas eles precisariam primeiro ser catalogados.
A equipe também deseja refinar o design e miniaturizá -lo ainda mais para torná -lo vestível.
Finalmente, MA, um engenheiro mecânico que tem experiência em termofluídicos, está entusiasmado com as implicações para revelar novos princípios da física.
“Este trabalho pode iniciar muitos novos estudos sobre como essas impurezas transportadas pelo ar afetam comportamentos de mudança de fase, por exemplo, e a nova física pode ser usada para muitas aplicações”, afirmou.
Os cientistas da Universidade de Chicago Megan Laune, Pengju Li, Jing Lu, Jiping Yue, Yueyue Yu, Jessica Cleary, Kaitlyn Oliphant e Zachary Kessler também foram co-autores no estudo.
Os pesquisadores estão trabalhando com o Centro Polsky de Empreendedorismo e Inovação e o Centro de Ciência das Trajetórias Primeiras.
