Biotecnologia
Precisa de um Glicômetro? Seu Telefone Pode Ser a Solução Em Breve
Do Compasso do Telefone ao Glicômetro
Monitorar métricas de saúde como níveis de glicose costuma ser necessário em muitas condições de saúde. Isso geralmente requer exames de laboratório ou dispositivos médicos dedicados e caros.
Isso pode mudar graças à reutilização de partes do smartphone agora onipresente, de acordo com um artigo científico publicado por pesquisadores do National Institute of Standards and Technology em Boulder, EUA, intitulado “Medição quantitativa e de alta sensibilidade de analitos líquidos usando o compasso de um smartphone.”
Eles descobriram uma forma de reaproveitar o compasso magnético embutido no smartphone como um dispositivo médico capaz de medir glicose ou pH.
Essa adaptação inovadora de um smartphone baseia‑se em hidrogel, um material poroso que incha quando imerso em água. Os pesquisadores Mark Ferris & Gary Zabow criaram um hidrogel de design personalizado com minúsculas partículas magnéticas incorporadas.
Esse hidrogel foi projetado para reagir a mudanças na concentração de glicose ou pH (acidez) encolhendo ou expandindo. Isso foi feito criando 2 camadas de hidrogel, cada uma mudando de tamanho a uma taxa diferente em resposta ao pH ou à glicose.
Essa mudança de tamanho desloca as partículas magnéticas mais perto ou mais longe do compasso do telefone, o que pode ser medido facilmente pelo aparelho.
Fonte: NIST
Ambas, glicose e pH, são métricas importantes em uma ampla variedade de doenças, incluindo diabetes. O método alcançou uma sensibilidade impressionante, detectando mudanças tão pequenas quanto alguns milionésimos de mol (a unidade científica para um certo número de átomos ou moléculas em uma substância), muito abaixo da precisão exigida para um diagnóstico adequado.
O hidrogel pode ser colocado em contato com o smartphone por meio de um simples clipe de plástico, e a variação do campo magnético pode ser medida através de um aplicativo simples. O clipe de plástico ainda poderia ser impresso em 3D.
Fonte: Nature
Principais Vantagens dos Glicômetros de Telefone
Em si, esse método de medição não fornece uma medida tecnicamente mais precisa de glicose ou pH. Mas traz algumas vantagens chave:
- Custos: Com smartphones já disponíveis, a necessidade de um dispositivo médico dedicado é eliminada.
- Além disso, hidrogéis como o usado aqui são baratos e fáceis de fabricar em escala. Isso deve manter o custo do “cartucho” de medição de glicose baixo. Os pesquisadores estimaram os custos dos atuadores de hidrogel para medição de glicose em US$ 0,16 e para pH em US$ 0,03.
- Também não requer outra fonte de energia, tornando‑o uma ferramenta de medição ideal em qualquer situação, de casa ao escritório, etc.
- Como os smartphones já possuem conectividade, eles podem comunicar dados médicos diretamente a médicos ou a um aplicativo de saúde, fornecendo dados digitais ao sistema de saúde sem custos adicionais.
- A extrema sensibilidade do método permite o uso de uma amostra muito pequena, tornando a medição menos invasiva.
No total, isso pode mudar radicalmente a vida diária de milhões de pacientes, ao mesmo tempo que melhora o monitoramento e a qualidade dos dados digitais sobre métricas de saúde essenciais.
Fonte: Unsplash
O Que Vem a Seguir?
Regulamentação
Essa inovação precisa ser convertida em um método de medição de glicose fácil de usar, o que exigirá testes por profissionais médicos e validação por agências de segurança em saúde como a FDA.
Embora isso possa ser mais uma questão regulatória do que técnica, provavelmente demandará tempo e dinheiro.
Um software dedicado e um aplicativo ergonômico capaz de converter a medição magnética em medição de glicose também precisarão ser desenvolvidos e igualmente validados por médicos e agências regulatórias.
Fonte: Unsplash
Por fim, qualquer compartilhamento de dados médicos precisará ser feito de maneira que garanta armazenamento seguro e confidencial desses dados. Qualquer integração com outros aplicativos de monitoramento de saúde ou comunicação com profissionais de saúde enfrentará os mesmos requisitos.
Mais Medições de Saúde
Glicose e pH foram usados neste estudo como prova de conceito pelos pesquisadores, mas muitas outras métricas biológicas poderiam ser medidas da mesma forma.
Por exemplo, a sensibilidade extremamente alta significa que a glicose poderia ser medida também na saliva, que é muito menos concentrada que no sangue. Combinado à facilidade de uso de um smartphone, isso tornaria a medição muito menos invasiva que qualquer glicômetro atual.
O método também poderia ser usado para outras moléculas.
Por exemplo, histaminas geralmente são medidas por análises laboratoriais sofisticadas e requerem coleta de urina de 24 horas, mas poderiam ser medidas em casa através deste novo método.
Isso também poderia ser usado com uma fórmula de hidrogel dedicada incorporando grupos de ligação ao analito. Isso poderia fazer o hidrogel reagir a alvos relevantes como sódio, potássio, lactato e enzimas.
Fonte: Unsplash
Design Melhorado do Detector de Hidrogel
As lâminas de hidrogel uniformes de duas camadas propostas neste estudo são apenas uma das opções para projetar uma ferramenta de medição baseada em hidrogel.
Os pesquisadores propõem alternativas como “um movimento de dobramento com um hidrogel preso em duas extremidades, em vez de apenas uma, pode melhorar a estabilidade”.
Um movimento de torção do hidrogel pode permitir que a direção do campo mude de negativa para positiva, dobrando a mudança total de sinal possível e aumentando a faixa dinâmica se o número de vezes que a direção do campo alterna entre cada torção de 180° do atuador de hidrogel for rastreado.
Garantir que o sistema detecte interferências e contaminantes que possam distorcer a medição também será importante.
Assegurar que o hidrogel tenha longa vida útil também será imprescindível para o sucesso comercial eventual.
Transformando Telefones em Ferramentas de Análise Química
Outra aplicação desta descoberta vai além da medição de parâmetros biológicos. A medição de pH, por exemplo, é útil em amostras de sangue, mas pode ser igualmente útil para medir o pH da água ou do solo.
Isso poderia tornar este sistema uma alternativa poderosa aos tiras de teste de pH usadas em campo, oferecendo a precisão de um medidor de bancada de mil dólares a uma fração do custo.
O hidrogel também poderia ser projetado para responder a outros estímulos químicos e físicos, como luz, força iônica e temperatura.
Aplicações potenciais são imaginadas para quantificação doméstica de níveis de contaminantes químicos em água da torneira, para teste de alimentos em líquidos opacos como suco de laranja, leite, café, vinho ou sopas, e para análise ambiental, como a análise de água possivelmente turva de lago ou rio em locais remotos.
Leitura de DNA Baseada em Smartphone?
Mais adiante, podemos até imaginar hidrogéis utilizando técnicas avançadas de direcionamento, como polímeros moldados molecularmente e sequências complementares de ácidos nucleicos. Isso daria ao hidrogel a capacidade de reagir a proteínas específicas e sequências de DNA.
Assim, os smartphones poderiam então detectar patógenos no ar ou na água, substituindo testes caros e geradores de resíduos como os testes de Covid usados durante a pandemia.
Monitoramento Contínuo
Este estudo ilustra como smartphones e, de modo geral, a IoT (Internet das Coisas) provavelmente revolucionarão a forma como lidamos com medições médicas e químicas no futuro.
Carregamos o tempo todo em nossos bolsos um dispositivo eletrônico complexo já equipado com ferramentas analíticas extremamente sensíveis, que podem ser reaproveitadas para novas aplicações.
A medição de glicose provavelmente será uma das primeiras, mas podemos imaginar facilmente um futuro onde basta colocar uma gota de saliva ou soprar no smartphone, e ele nos forneça dados bioquímicos, detecção de patógenos, alertas de poluição, etc.
Empresas de Sensores de Saúde & IoT
1. Koninklijke Philips N.V.
(PHG )
A Philips é uma marca de eletrônicos de consumo bem conhecida (aparadores, escovas de dente elétricas), igualmente ativa na área de saúde. Foi a número 1 em registro de patentes MedTech na Europa em 2022.
É ativa em produtos médicos conectados, de wearables a imagens, respiradores ou robôs médicos. A empresa também atua em semicondutores (incluindo tecnologia maglev) e em alta tecnologia/robótica/automação.
Os wearables da Philips cobrem métricas cardíacas, respiratórias e de atividade. Seus sensores podem ser integrados a smartwatches, monitores de saúde, patches médicos e rastreadores de atividade.
Quanto aos wearables, a Philips favorece uma solução de parceria, onde desenvolve para terceiros “seus” dispositivos IoT (Internet das Coisas) médicos totalmente compatíveis com o restante das soluções Philips. Nesse contexto, oferece aos clientes prototipagem, assessoria regulatória, desenvolvimento de produto de ponta a ponta e produção em escala industrial.
A empresa quer criar um ambiente de saúde digital totalmente integrado, onde sensores correspondam a dispositivos, e então usar múltiplas soluções de conectividade para integrar ao Philips HealthSuite Cloud e permitir análises de dados aprofundadas.
Fonte: Philips
Porque a Philips tem histórico de estabelecer parcerias amplas em medição de saúde e integrar os dados em SaaS de saúde, ela pode estar em posição privilegiada para integrar dados de glicose e pH baseados em smartphone também.
2. Garmin Ltd.
(GRMN )
A Garmin é líder em eletrônicos para atividades ao ar livre, com oferta inicial de GPS e ferramentas de navegação (automotiva, marítima e aeronáutica), agora expandida para monitoramento de fitness e saúde.
O segmento de fitness representa 23 % da receita da empresa e 10 % do lucro operacional, principalmente impulsionado por smartwatches. Em 2022, enviou 15 milhões de dispositivos.
Fonte: Garmin
A Garmin oferece um ecossistema completo de dados de saúde para pesquisadores, ajudando áreas como pesquisa sobre sono, depressão, tratamentos de câncer, saúde da mulher, ou até condução sonolenta.
A Garmin pode não ser uma gigante tecnológica, mas está focada intensamente no público de atividades ao ar livre e fitness, fazendo metade de sua receita ao lado da navegação. Esse setor também é a principal área de crescimento da empresa, sendo o segmento mais provável de se tornar a principal fonte de receita no futuro.
É provável que usuários de Garmin preocupados com a saúde se interessem em monitorar mais parâmetros de saúde graças a medições baseadas em hidrogel.
Isso pode ser transformado em oportunidade por empresas como a Garmin, de duas maneiras:
- Usar um compasso pré‑existente ou integrar um magnetômetro ao dispositivo para permitir que as medições baseadas em hidrogel sejam incorporadas.
- Conectar seus dispositivos ao smartphone para oferecer uma forma integrada de visualizar os dados de saúde tanto do smartphone quanto dos dispositivos Garmin.
A reputação da Garmin por produtos externos robustos, de alta qualidade e úteis converte bem para o segmento de fitness e saúde. Curiosamente, ela lidera no segmento premium, com a maior participação de mercado na faixa >$500, superando a Apple aqui, apesar de a Apple normalmente dominar o segmento de alto preço de smartphones, computadores e tablets.
