O engenheiro biomédico da WVU receberá US$ 1,2 milhão para melhorar a detecção precoce de infecções transmitidas por carrapatos

O engenheiro biomédico da WVU receberá US$ 1,2 milhão para melhorar a detecção precoce de infecções transmitidas por carrapatos

Uma equipe liderada por um engenheiro biomédico da Universidade de West Virginia está trabalhando para repensar e repensar a forma como os profissionais médicos diagnosticam infecções transmitidas por carrapatos, como a doença de Lyme.

Soumya Srivastava, professor assistente da Faculdade de Engenharia e Recursos Minerais Benjamin M. Statler, está desenvolvendo uma ferramenta que detecta doenças transmitidas por carrapatos mais rapidamente usando uma amostra de sangue em um único chip. O modelo de Srivastava visa detectar a doença dentro de uma a duas semanas após o surgimento de uma infecção, enquanto as abordagens existentes baseiam-se num questionário baseado em sintomas - que pode perguntar se uma pessoa tem febre ou erupção cutânea - e testes que só são fiáveis ​​pelo menos várias semanas após a infecção.

O projeto de Srivastava recebeu recentemente US$ 1,2 milhão como uma iniciativa conjunta da National Science Foundation e dos Institutos Nacionais de Saúde.

Os patógenos transmitidos por carrapatos podem ser transmitidos aos humanos através da picada de carrapatos infectados. Esses carrapatos podem transmitir bactérias, vírus ou parasitas. Os esforços de Srivastava poderiam produzir uma ferramenta muito necessária na luta contra as doenças transmitidas por carrapatos, que aumentaram nos últimos anos. Existem agora cerca de 30.000 casos da doença de Lyme anualmente nos EUA, contra 22.000 em 2010, de acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças.

As doenças transmitidas por carrapatos podem causar morbidade e mortalidade graves e aumentaram significativamente nos Estados Unidos nos últimos 15 a 20 anos. Este projeto criará uma ferramenta de diagnóstico rápida, sensível e sem rótulos para melhorar a detecção precoce e suas coinfecções, a fim de reduzir complicações e mortes por doenças não diagnosticadas e diagnosticadas tardiamente.”

Soumya Srivastava, professor assistente, Faculdade Benjamin M. Statler de Engenharia e Recursos Minerais

A pesquisa de Srivastava envolverá o uso interdisciplinar de microfluídica, sensores e aprendizado de máquina. Estes factores permitirão um melhor diagnóstico de infecções transmitidas por carraças através de uma ferramenta não invasiva, acessível, rápida e fácil de utilizar.

Depois de colher uma amostra de sangue de um paciente, o dispositivo analisa as células. Todas as células têm um conjunto de propriedades dielétricas, como permissividade e condutividade, que são exclusivas da membrana celular e do citoplasma celular, explicou Srivastava. Essas propriedades dependem muito da condição da célula, como se ela é normal ou anormal.

As propriedades exclusivas dependem da forma e do tamanho da célula; se a membrana for áspera, lisa ou vazar; e o que acontece dentro da célula.

"Basicamente, estamos medindo essas propriedades em nosso chip microfluídico", disse ela, "e o sinal elétrico vindo do sensor nos ajudará a determinar se há uma infecção ou não. Esta técnica é conhecida como dieletroforese."

Assim que algumas gotas de sangue entram no dispositivo, elas são classificadas por um campo elétrico de acordo com a condição, tamanho e formato das células. As células classificadas terão um valor de capacitância basal que será exibido pelo sensor, e isso nos permitirá inferir o tipo de infecção, disse Srivastava.

“O aprendizado de máquina será usado para tornar esta ferramenta robusta e sensível, detectando múltiplas infecções em poucos minutos.”

O que torna o projeto ainda mais único é a sua capacidade de detectar múltiplas infecções transmitidas por carrapatos simultaneamente e em tempo hábil.

“Além disso, nossa plataforma detectará anaplasmose, babesiose e doença de Lyme de forma não invasiva em um estágio inicial, em comparação com outras técnicas disponíveis que testam quatro a seis semanas após o desenvolvimento da infecção”, disse Srivastava. “A maioria dos testes disponíveis atualmente são baseados em sintomas e os sintomas aparecem quatro a seis semanas após uma picada de carrapato. Nossa plataforma pode detectar essas doenças precocemente usando uma ferramenta de diagnóstico portátil dentro de uma a duas semanas e em menos de 30 minutos. A ferramenta pode ser útil para uma variedade de aplicações de saúde além de doenças transmitidas por carrapatos.

“A detecção rápida pode reduzir o risco de hospitalizações e consultas médicas e evitar que a doença se transforme numa condição crónica para toda a vida.”

Fonte:

Universidade da Virgínia Ocidental

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