Com coordenação de Renato Sousa Lima, do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), os pesquisadores desenvolveram chips com alta densidade de sensores eletroquímicos integrados à microfluídica capazes de realizar análises biológicas rápidas usando uma plataforma portátil e de baixo custo.
O dispositivo funciona como uma plataforma versátil para detectar substâncias químicas, monitorar processos celulares e realizar experimentos simultâneos em larga escala, o chamado high-throughput. Entre as aplicações demonstradas no artigo, estão a detecção de biomarcador para o diagnóstico da Mpox, o monitoramento de fosfato (composto relevante para a área de saúde) e o monitoramento in situ da proliferação de células de câncer. A ideia central do dispositivo é concentrar muitos sensores em um espaço muito pequeno, permitindo a redução de custo dos sensores, a sua compatibilidade com a microfluídica (uma ferramenta essencial para fins de automação em testes de rotina) e o teste de várias amostras ou condições em um tempo reduzido.
O grande diferencial do trabalho está no uso de eletrodos comutáveis, que podem alternar suas funções ao longo de experimentos em série. Em sistemas eletroquímicos convencionais, cada eletrodo tem um papel fixo. Aqui, eletrodos de ouro do mesmo tamanho podem atuar ora como eletrodo de trabalho, ora como eletrodo de referência (ou, mais precisamente, quase-referência no caso dos chips fabricados), dependendo de como são conectados e fabricados. Em termos práticos, é como se cada ponto do chip pudesse funcionar tanto como entrada quanto como saída do sistema elétrico, conforme o referencial adotado. Essa flexibilidade reduz drasticamente a complexidade do processo de fabricação de dispositivos de alta densidade, usualmente baseada em processos de fabricação 3D que requerem algumas etapas de fotolitografia em sequência. O chip abordado, por outro lado, baseia-se em eletrodos 2D, demandando apenas uma etapa de microfabricação por fotolitografia.
Essa arquitetura traz vantagens importantes. Como o chip possui uma alta densidade de sensores, o custo unitário de cada sensor reduz significativamente. Além disso, esse arranjo permite realizar muitas medidas em sequência em pouco tempo — centenas delas em poucos minutos. O resultado é um dispositivo compacto, de baixo custo, adaptável à microfluídica e capaz de gerar dados rapidamente, características essenciais para aplicações biomédicas e diagnósticas.
Entre os usos mais promissores do dispositivo desenvolvido, está a aplicação em medicina de precisão. No futuro, chips como esse poderão ser empregados para testar rapidamente diferentes tratamentos em células tumorais retiradas do próprio paciente. Em vez de escolher um quimioterápico por tentativa e erro, seria possível avaliar, em larga escala e em pouco tempo, qual droga funciona melhor para aquele caso específico, com maior eficiência terapêutica e menor efeito colateral. Esse tipo de triagem personalizada pode tornar o tratamento do câncer mais eficaz, mais rápido e potencialmente menos agressivo. Esse trabalho é um exemplo de como avanços em engenharia molecular para fabricação de dispositivos podem melhorar os cuidados em saúde.
A capa do periódico busca representar o funcionamento dos chips desenvolvidos, com eletrodos planares de ouro do mesmo tamanho sendo alternados entre eletrodos de trabalho (WE) e de quase-referência (QRE) ao longo de medidas em série. Os pequenos “fantasmas” e elétrons simbolizam reações de oxidação e redução ocorrendo sobre as superfícies do WE e QRE, respectivamente. Já a ampulheta sugere a passagem do tempo e o uso de um mesmo eletrodo como WE e QRE ao longo de análises realizadas em série.
Você pode ler o artigo completo em: https://doi.org/10.1021/acssensors.5c03049
Título: Switchable Electrode-Enabled High-Density Two-Dimensional Chips: A Simple, Generalizable Approach to Yield High-Throughput Electrochemical Analyses
Autores: Bruna M. Hryniewicz, Gabriela Zoia, Bruna Bragantin, Thiago S. Martins, Gabriel J. C. Pimentel, Juliana N. Y. Costa, Pedro H. N. da Silva, Paula C. R. Corsato, Karl J. Clinckspoor, Murilo Santhiago, Flávio M. Shimizu, Charles S. Henry, Osvaldo N. Oliveira Jr., Renato S. Lima
Periódico: ACS Sensors
Publicado em 5 de fevereiro de 2026
Sobre o CEMol
O Centro de Pesquisa em Engenharia Molecular para Materiais Avançados (CEMol) é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) com financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). O CEMol é uma iniciativa multi-institucional com sede no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) composto também por pesquisadores da USP, UFSCar, UFABC, Unifesp, Unesp, Embrapa e IPEN. Os pesquisadores do CEMol empregam técnicas de síntese e caracterização de materiais e se utilizam de ciência de dados para contribuir com o desenvolvimento de dispositivos e novos materiais. A abordagem interdisciplinar do CEMol está voltada para produzir soluções para problemas da sociedade nas áreas de Energia Alternativa, Materiais Sustentáveis, Saúde, Materiais Quânticos e Ferramentas Científicas. Para mais informações acesse: https://pages.cnpem.br/cepidcemol/
