IFSC desenvolve tecnologia que facilita diagnóstico de distúrbios gastrointestinais

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Da Assessoria de Comunicação do IFSC

Pesquisa do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP prepara monocristais de antimônio (semi-metal) com dimensões apropriadas para uso em eletrodos responsáveis pela determinação de pH (acidez) no esôfago humano. O resultado é um aparelho portátil, com funcionamento à base de pilha alcalina, capaz de armazenar dados estatísticos a partir do monitoramento da acidez no local de aplicação. Quando transmitidos a um computador, através de um cabo USB, estes dados fornecem um laudo de fácil leitura para diagnóstico de pacientes que sofrem de refluxos ácidos por distúrbios gastrointestinais.

Segundo o professor José Pedro Andreeta, pesquisador do Grupo de Crescimento de Cristais e Materiais Cerâmicos (CCMC) do IFSC e coordenador da pesquisa, o antimônio é um elemento químico que, ao entrar em contato com um meio ácido, fornece um sinal eletrônico proporcional à acidez deste meio. “Isso faz com que ele seja o material mais conveniente para ser aplicado como sensor de pH”, comenta ele.

Além disso, o antimônio tem uma grande vantagem, que é uma possibilidade natural de miniaturização, e também baixa impedância — oposição ao fluxo de transferência de energia. Estes fatores associados configuram um quadro favorável ao desenvolvimento desta tecnologia, em substituição aos frágeis sensores convencionais fabricados a partir da miniaturização de vidro, conforme explica Andreeta: “A interferência do sensor deve ser desprezível quando queremos determinar o pH de sistemas biológicos, constituídos por soluções de pequeno volume, como é o caso de órgãos do sistema digestivo humano.”

O principal desafio do projeto está relacionado à eficiência e à durabilidade dos sensores de antimônio. As técnicas de trabalho convencionalmente conhecidas com o antimônio são baseadas em eletrodos policristalinos, que costumam produzir impulsos de baixa resolução e de estabilidade pobre, o que dificulta sua sensibilidade quando o caso é um processo contínuo de medidas. “Esse fato está associado, principalmente, à presença de uma grande quantidade de contornos de grãos (cristais isolados na matéria em estado sólido) em contato com a solução, pois a taxa de dissolução e de formação de óxido difere significativamente da que ocorre nas faces monocristalinas”, esclarece o pesquisador.

Monocristais

Os monocristais, por sua vez, são desenvolvidos a partir de processos que evitam a necessidade de cortes e polimentos pós-preparação, o que, além de custar caro, ocasiona defeitos indesejáveis no material. “Os monocristais foram crescidos em forma de fibras, com dimensões apropriadas para aplicação nos eletrodos, sem prévia manipulação”, conta Andreeta. Este processo está sendo patenteado pela USP em parceria com a Alacer Biomédica, indústria eletrônica que atuou no financiamento da pesquisa e já manipula a técnica, transformando-a em um produto final acessível e já disponível no mercado.

Andreeta explica a necessidade de desenvolvimento de uma técnica de crescimento dos monocristais de antimônio. Segundo ele, em um cristal há uma organização sequencial de átomos em uma rede cristalina, razão pela qual é comum encontrar na natureza corpos sólidos cerâmicos que são constituídos de uma infinidade de micro cristais, o que mascara as suas propriedades e inviabiliza, muitas vezes, as suas aplicações tecnológicas. Já um monocristal, por sua vez, é um material sólido, constituído por um único cristal. Exemplos de monocristais são os diamantes que encontramos na natureza: sua organização atômica é quase perfeita e segue uma rede cristalina pré-estabelecida.

“A preparação de um monocristal em laboratório é normalmente muito mais difícil do que a preparação de um material cerâmico, porque muitos parâmetros devem ser controlados”, comenta Andreeta. É por esta razão que eles raramente são encontrados na natureza e têm um custo tão elevado.

Dominando a técnica de produção destes monocristais em laboratório, foi produzido um sensor para aplicação possível no esôfago de qualquer ser humano através de um cateter. A partir da monitoração, um dispositivo eletrônico se encarrega de produzir laudos médicos que oferecem um diagnóstico de fácil leitura, calculado com base em métodos pré-estabelecidos de cálculo de pH, como as pontuações de DeMeester e de Boix-Ochoa.

Mais informações: (16) 3373-9828/9829; email andreeta@ifsc.usp.br , com José Pedro Andreeta

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