Este novo sensor pode detetar pneumonia através da respiração

Esperar por radiografias ao tórax ou resultados laboratoriais para diagnosticar pneumonia e outras doenças pulmonares poderá deixar de ser necessário no futuro. Investigadores desenvolveram um protótipo de sensor portátil com potencial para detetar estas condições através da respiração de uma pessoa.

Como funciona o sensor

Foi concebido para funcionar analisando nanopartículas que o paciente inala primeiro. Quando essas nanopartículas são depois exaladas, transportam biomarcadores associados que podem revelar evidências de doença no interior profundo do corpo.

O protótipo foi desenvolvido por uma equipa do MIT e chama-se PlasmoSniff.

Ainda não foi testado em humanos, apenas em ratos, o que significa que é necessário mais trabalho para o preparar para utilização em consultório. Ainda assim, a equipa de investigação mostra-se otimista em relação à ideia.

Com mais testes, acreditam que o sensor poderá tornar-se uma ferramenta rápida e conveniente em clínicas ou até em casa, sem necessidade de equipamentos laboratoriais avançados normalmente apenas disponíveis em hospitais.

Na prática, imaginamos que um paciente inalaria nanopartículas e, em cerca de 10 minutos, exalaria um biomarcador sintético que indica o estado dos pulmões.

A nossa nova tecnologia PlasmoSniff permitiria detetar estes biomarcadores exalados em minutos, no local de prestação de cuidados.

Afirma o engenheiro mecânico Aditya Garg.

A pneumonia é uma infeção dos pulmões que provoca inflamação nos alvéolos, podendo enchê-los de líquido ou pus.
Pode ser causada por bactérias, vírus ou fungos e manifesta-se geralmente com febre, tosse, dificuldade em respirar e dor no peito. É uma doença potencialmente grave, sobretudo em crianças, idosos e pessoas com o sistema imunitário fragilizado, podendo exigir tratamento com antibióticos ou internamento, dependendo da causa e da gravidade.

A ciência por trás da deteção

As nanopartículas detetadas pelo sensor têm vindo a ser desenvolvidas há vários anos. Os biomarcadores, ou marcadores químicos associados a estas, desprendem-se quando entram em contacto com enzimas protease específicas de certas doenças.

Isto fornece aos investigadores um sinal a procurar, mas estes biomarcadores são exalados em quantidades muito reduzidas. Para detetar esses vestígios subtis, este novo sistema utiliza uma abordagem chamada plasmónica, o estudo e manipulação da luz, de onde deriva o nome PlasmoSniff.

Mais concretamente, o sensor recorre a uma técnica conhecida como espectroscopia Raman, onde a luz é usada para medir as vibrações de uma molécula. Estas vibrações funcionam como assinaturas do movimento dos átomos nas ligações químicas e podem ser utilizadas para identificar moléculas.

O próprio sensor utiliza nanopartículas de ouro suspensas sobre uma fina película de ouro, sendo este um metal ideal para a plasmónica. As microfendas revestidas com água no interior do sensor capturam os biomarcadores alvo e amplificam as suas vibrações o suficiente para serem detetadas.

Na imagem, a engenheira e investigadora Loza Tadesse e o engenheiro mecânico Aditya Garg.

Um desafio de precisão extrema

A respiração humana contém compostos orgânicos voláteis que indicam desde o estado do microbioma intestinal até à eficiência dos processos metabólicos do corpo. No entanto, este sensor recentemente desenvolvido seleciona apenas uma fração muito pequena dos químicos exalados.

Este é um problema de encontrar uma agulha num palheiro.

O nosso método deteta essa agulha que, de outra forma, estaria escondida no ruído.

Explica a engenheira mecânica Loza Tadesse.

Próximos passos e potencial futuro

Para já, os investigadores encontram-se na fase de protótipo: utilizaram ratos em vez de pessoas e analisaram apenas um biomarcador específico.

Os testes com respiração humana serão mais complexos, sendo também necessário desenvolver um acessório semelhante a uma máscara que permita analisar a respiração do paciente durante cerca de cinco minutos.

Este sistema seria combinado com um dispositivo semelhante a um inalador de asma para a inalação das nanopartículas. Em indivíduos saudáveis, estas partículas circulariam pelo corpo sem serem decompostas por qualquer doença.

O sensor foi concebido para analisar os compostos orgânicos voláteis (COV) presentes na respiração. (Garg et al., Nano Lett., 2026)

Se o desenvolvimento e a escala forem bem-sucedidos nos próximos anos, esta poderá tornar-se uma nova forma relevante de monitorizar e detetar doenças. Segundo os investigadores, a tecnologia pode ser adaptada a uma vasta gama de aplicações, não apenas para problemas respiratórios como a pneumonia.

Poderá até ter utilizações fora da saúde humana, em qualquer situação onde seja necessário detetar pequenas quantidades de químicos no ar com um sensor portátil.

Não está limitada a estes biomarcadores nem apenas a aplicações de diagnóstico.

Pode também detetar químicos industriais ou poluentes atmosféricos. Se uma molécula puder formar ligações de hidrogénio com a água, podemos usar a sua assinatura vibracional para a detetar. É uma plataforma bastante universal.

Concluiu Tadesse.