Informações
Nível de aprovação pela UnB
Aprovado pela UnB
Nome Completo do Proponente
Marcelo Henrique Sousa
Matrícula UnB
1027719
Unidade acadêmica da UnB
mhsqui@gmail.com
Link Cúrriculo Lattes
Título da Proposta
Elaboração de nanoplataformas magnéticas para otimização da testagem de COVID-19 por RT-PCR
Sumário Executivo da Proposta
- Tema:
*Elaboração de nanoplataformas magnéticas para otimização da testagem de COVID-19 por RT-PCR.
- Contexto
*Uma testagem eficiente é mandatória para orientação das ações a serem adotadas pelas autoridades de saúde no combate à COVID-19;
*Barateamento e aceleração de testes RT-PCR para COVID-19 por meio do uso de nanoplataformas magnéticas aumenta a capacidade do número de testes;
- Metas
*produzir nanomateriais magnéticos para otimizar kits de teste de COVID-19;
* montar linha de produção específica para esses materiais.
- Estratégias
*Usar nanomateriais magnéticos para separação do RNA no lugar das centrifugações dispendiosas e demoradas
* Usar a grande experiência do grupo na área proposta, para produção de nanoplataformas magnéticas a serem usadas nos kits.
- Demanda
*minilaboratório contêiner equipado para produção das nanoplataformas magnéticas
Tipo da Proposta
Palavras-chave
teste RT-PCR, COVID-19, nanopartículas magnéticas, nanotecnologia
Número de Integrantes da Equipe
5
Nome dos Integrantes da UnB
Marcelo Henrique Sousa / FCE-UnB (coordenador), Juliano Alexandre Chaker / FCE-UnB (colaborador), Alex Fabiano Cortez Campos / FUP-UnB (colaborador), João Paulo Figueiró Longo / IB-UnB (colaborador), Willie Oliveira Pinheiro / FCE-UnB (Pós-Doc)
Há integrantes externos à UnB?
Não
Possui apoio de Grupo de Pesquisa Certificado pela UnB no CNPq?
Sim
Nome/Link do Grupo de Pesquisa certificado no CNPq pela UnB
Nanotecnologia verde ambiente saúde e sustentabilidade, dgp.cnpq.br/dgp/espelhogrupo/4314653041130670
Público alvo
Análise do Contexto
Doenças causadas por vírus têm despertado preocupação por parte das autoridades de saúde, principalmente pelo potencial que estas infecções têm de se transformarem em pandemias, como observado atualmente pelo novo coronavírus (SARS-CoV-2), causador da COVID-19. Uma das principais medidas adotadas para evitar o contágio é o isolamento social, o uso de EPIs e medidas apropriadas de higiene. Além disso, um alto número de testes da população é mandatório para triagem e orientação das ações a serem adotadas pelas autoridades de saúde no combate à COVID-19 (WHO, 2020) – em outras palavras, quanto mais testes são feitos na população, menor é o número de mortes causadas pela doença. Porém, o teste RT-PCR, que é o padrão ouro para diagnóstico dessa doença, é um método caro e demorado.
No entanto, o uso de técnicas com base em nanotecnologia pode otimizar esses métodos para que sejam mais rápidos e mais baratos. Recentemente, um importante grupo de pesquisa da Noruega publicou uma reportagem* citando um novo teste que usa nanopartículas magnéticas para extrair o RNA de uma solução contendo uma amostra biológica do paciente. Nesse processo, que também vem sendo usado por outros grupos de pesquisa no mundo, o RNA do vírus é fortemente atraído pelas nanopartículas magnéticas cobertas com sílica, que podem ser separadas magneticamente com auxílio de ímãs. Esse processo é mais rápido e mais barato que a ultracentrifugação, convencionalmente usada. Nesse sentido, esse grupo de pesquisa começou a produzir, em larga escala, nanopartículas magnéticas modificadas a fim de aumentar a capacidade do número de testes a serem aplicados. Assim, o grupo está se mobilizando para levar o novo método de teste para laboratórios em todo o país o mais rápido possível. A ideia é testar o maior número de pessoas possível para ver quanto as medidas rigorosas do governo norueguês para controlar o vírus estão causando efeito
Nesse contexto, destacamos a experiência de mais de 20 anos que o nosso grupo de pesquisa possui na elaboração, caracterização e aplicação desse tipo de nanomaterial magnético. Dessa forma, indo na mesma direção que importantes grupos de pesquisa estão se aperfeiçoando acerca da testagem para COVID-19, a nossa proposição é para montagem de um centro de produção de nanoplataformas magnéticas visando a otimização de testes que poderiam ser feitos pelas outras equipes especializadas da própria Universidade de Brasília.
Referências
1. Abduljalil, J. & Abduljalil, B. Epidemiology, genome, and clinical features of the pandemic SARS-CoV-2: a recent view. New Microbe New Infect 35, 1–8 (2020).
2. Bhat, T. A., Goniewicz, M. L. & Thanavala, Y. M. SARS-CoV-2 Viral Load in Upper Respiratory Specimens of Infected Patients To. N. Engl. J. Med. 382, 1175–1177 (2020).
3. Yang, W. et al. Clinical characteristics and imaging manifestations of the 2019 novel coronavirus disease (COVID-19):A multi-center study in Wenzhou city, Zhejiang, China. J. Infect. 80, 388–393 (2020).
4. Zhao, Z. et al. A simple magnetic nanoparticles-based viral RNA extraction method for efficient detection of SARS-CoV-2. bioRxiv 518055, (2020).
5. Pan, X. et al. Poly (2-hydroxypropylene imines) functionalized magnetic polydopamine nanoparticles for high-efficiency DNA isolation. Appl. Surf. Sci. 498, 143888 (2019).
6. Chen, Y. et al. A Magnetic Nanoparticle Based Nucleic Acid Isolation and Purification Instrument for DNA Extraction of Escherichia Coli O157:H7. J. Nanosci. Nanotechnol. 16, 2296–2300 (2016).
*(https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=54893.php)
Breve Fundamentação Teórica
Devido à sua alta sensibilidade às moléculas de RNA e capacidade de amplificação exponencial, a reação em cadeia da polimerase com transcrição reversa (RT-PCR) é identificada como a técnica padrão ouro usada para o diagnóstico clínico virais.4 Todavia, a técnica é severamente dificultada pelas laboriosas e demoradas etapas de processamento das amostras, seja pelo uso de solventes orgânicos ou pelas várias etapas de centrifugação (com centrífugas de alta performance) durante o processo de extração do RNA viral. Nesse sentido, nanopartículas magnéticas de óxido de ferro revestidas com sílica – que têm uma forte afinidade pelo RNA (o material genético do SARS-CoV-2) – podem ser aplicadas para desenvolvimento de métodos diagnósticos mais efetivos. Basicamente, as nanopartículas adsorvem especificamente o RNA viral e podem ser separadas magneticamente, com a ajuda de ímãs, otimizando significativamente o processo, sem a necessidade de centrifugações dispendiosas e demoradas.
Objetivos e Metas
- montar minilaboratório climatizado e ambientado para produção de nanoplataformas magnéticas;
- otimizar processo de síntese de nanopartículas magnéticas de óxidos de ferro recobertas com sílica funcionalizada;
- treinar pessoal para produzir esses nanomateriais;
- fornecer esses nanomateriais para equipes especializadas em testes RT-PCR;
- reduzir tempo e gasto para efetivação de testes RT-PCR de COVID-19.
Metodologia
As nanopartículas de magnetita (NPM) serão preparadas pelo método de co-preciptação em meio básico, de acordo com metodologia estabelecida por nosso grupo de pesquisa. Para a cobertura das NPM com a camada de sílica, será utilizada uma adaptação do método Stöber usando TEOS (tetraethyl orthosilicate). Após esse procedimento, as NMP cobertas com sílica serão funcionalizadas com grupos amina, usando APTES (aminopropyltriethoxysilane). As amostras serão fornecidas às equipes que farão a otimização para os testes de efetividade via RT-PCR, após serem caracterizadas por XRD, TEM, análise zetamétrica e FTIR. O processo de produção será escalonado de acordo com a demanda necessária.
Resultados Esperados
- Obtenção de nanomateriais com capacidade de reduzir tempo e custo de testes RT-PCR para COVID-19;
- Independência, a partir da produção nacional, para produção de kits de teste para COVID-19 e outras doenças;
- Montagem de minilaboratório e linha de produção em larga escala para obtenção dessas nanopartículas magnéticas com possível transferência de tecnologia para o setor produtivo.
Área de Conhecimento
Subárea de Conhecimento
Há previsão de Orçamento proveniente na unidade acadêmica?
Não
Cronograma da Execução
1- Montagem de minilaboratório contêiner ambientado e climatizado – meses 1 a 4
2- Produção e caracterização dos primeiros lotes de nanomateriais – meses 3 a 6
3- Caracterização dos nanomateriais preparados – meses 4 a 7
4- Testes piloto da eficiência dos nanomateriais preparados – meses 6 a 10
5- Escalonamento de produção – meses 8 a 12
Tempo total de execução previsto
12
