Biossensores de glicose e suas aplicaçōes

Bruno Otilio Flavio Seixas

Projeto de Biossensores

São José dos CamposDezembro de 2015

PROPOSTA DE UM BIOSSENSOR PARA MENSURAÇÃO CONTÍNUA DE GLICEMIA A PARTIR DA

UTILIZAÇÃO DE MICRO-AGULHAS E DISPLAY DE DADOS WIRELESS

Sumário

• Problemática • Revisão bibliográfica • Projeto

• Idealização • Funcionamento • Discussão • Nicho mercantil

• Conclusão

2

Did I hear the word problem?

Problemática

3

Diabetes Mellitus

4

Figura 1 - Esquema da homeostase da glicemia

Figura 2 - Representação dos tipos de DM

Tabela 1 - Diagnostico da DM

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Figura 3 - Portadores de DM no mundo

Imagens disponíveis no site da International Diabetes Fundation

6

Figura 4 - Consequências da DM não controlada

Importância do controle da DM

1916

1922

1956

1962

1969

1970

1975

I trabalho com imobilização de proteínas

I eletrodo de vidro

Criação do eletrodo de Oxigênio

I Biossensor amperométrico

(Glucose)

Leland Clark Jr.

I Biossensor potenciométrico

(uréia)

Myoglobin

ISFET

I biossensor comercial

Yellow Springs Inst.

Histórico de Biossensores

1975

1983

1984

1987

1990

1992

1996

I imunossensor (Ovalbumina)

I imunossensor usando SPR

Ferroceno como mediador (glucose)

MediSense Exactech

SPR Pharmacia BIACore

i-STAT analisador de

sangue portátil

Glucocard

Histórico de Biossensores

1998

2001

2003

2004

2007

2010

HOJE

LifeScan FastTake

LifeScan adquire

tecnologia por US$ 1.3billion

i-STAT é comprada

pela Abbott por US$ 393

million

iAbbott adquire

TheraSense por US$ 1.2

billion

Medidor de glucose via bluetooth (GlucoTel)

Miniaturização

Histórico de Biossensores

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Biossensores de Glicose

First generation

Second generation

Third generation

1962 - 1970

Década de 80

Leland Clarck Jr.

Uso de elementos biológicos como receptor de eletrões

Alto custo energético (ddp -> seletividade)

Uso de Mediadores

Miniaturização

Otimização(ex: CGM)

In vivo

Década de 90 e hoje

Pesquisas e Perspectivas FuturasFutura

geração

12

Review

13

Review

14

PROPOSTA DE UM BIOSSENSOR PARA MENSURAÇÃO CONTÍNUA DE GLICEMIA A

PARTIR DA UTILIZAÇÃO DE MICRO-AGULHAS E DISPLAY DE DADOS WIRELESS

Projeto

Figura 5 - Representação do Biossensor de glicose proposto

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ImobilizaçãoFuncionamento

Desenvolvimento

Local de aplicação

Métodos de aplicação

Custos / Nicho

Material

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Desenvolvimento

• Proporcionar um novo método para mensuração da taxa glicemica

• Oferecer resultados precisos • Facilidade proporcionada pela tecnologia

wireless • Fluido intersticial e tecido sanguíneo

apresentam glimecia semelhante

Figura 6 - iBGStar

Figura 7 - Lancetas

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Funcionamento

Glicose + O2 + H20 → Ácido Glucônico + H2O2

Biorreceptor

Transducer -> Amperometria

Conversor / Transmissor / Bateria

Eletrônica

Bioreceptor e needles

Semanas

72 horas

Tempo de vida

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Local e método de aplicação

Figura 8 - Representação da dissecção da pele humana Figura 9 - Orelha humana

A sensibilidade à pressão, no lóbulo

da orelha, se apresentou, em média,

0,339 g/mm2 (COLTRO, 2008). Na

extremidade do dedo indicador, o

PSSD apresentou, em média, valor de

0,451 g/mm2 (TUSTUMI, 2012). A

aplicação de pressão no lóbulo da

orelha demonstrou-se suscetível a

sensibilidade de forma similar

(diferença média de aproximadamente

30%) a das extremidades do dedo

indicador.

Figura 10 - PSSD aplicado a ponta dos dedos e lóbulo da orelha. (Adaptado de COLTRO, 2008 e TUSTUMI, 2012)

Figura 11 - Exemplo de equipamento para aplicação das micro-agulhas na derme. (Desenvolvido por 3MTM).

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Materiais

Transmissor sem fio e bateria

Transducer

Bioreceptor

Silicone Epoxy

Biomaterial

Adesivo biocompatível Anticoagulante

Figura 12 - Micrografia da estrutura de

uma malha de micro-agulhas (Extraído de

http://goo.gl/RrfOpu)

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Imobilização

• Uso de superfície de suporte constituída de dendrímero (PAMAM)

• Uso de Glutaraldeído, provém maior estabilidade de enzima e ativação dos grupos amina.

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Custos / Nicho

Fabricante ModeloQuantidade de

fitasPreço*

G-Tech Free 1 25 R$29,90

ROCHE Accu Chek 25 R$57,95

Johnson&Johnson One Touch Ultra 2 25 R$57,59

Tabela 2 - Modelos de tiras, quantidade e preços. (*Consultado em 15/12/2015)

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Tabela 3 - Modelos de lancetas, quantidade e preços. (*Consultado em 15/12/2015)

Fabricante Modelo Quantidade de lancetas Preço*

G-Tech Free 1 100 R$7,90

ROCHE Accu Chek 25 R$16,93

Johnson&Johnson One Touch Ultra 2 25 R$17,90

Custos / Nicho

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Item ValorNitinol (0,5m) R$ 929,00

GOx (50mil unidades) R$ 1253,00

PAMAM (2,5g) R$ 1850,00

Glutaraldeído (1L) R$ 173,00

Módulo de transmissão NRF24L01 R$ 13,09

Revestimento de silicone (por Kg) R$ 23,40

Eletrodos e fios de prata N/D

Transdutor elétrico N/D

Tabela 4 - Materiais utilizados para composição do biossensor e seus custos (*Consultado em 16/12/2015)

Custos / Nicho

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Conclusão

Apesar da dificuldade em estimar um custo final para o biossensor proposto e da verificação da sensibilidade da nova área de aplicação das micro-agulhas ter se demonstrado semelhante as extremidades dos dedos.O fator de avaliação contínua por até 72h pode resultar em um ganho nas medições e também no alívio quanto as constantes punções.A possibilidade de realizar a troca de apenas uma das partes do biossensor (reconhecimento e micro-agulhas), pode proporcionar, vantagem financeira quanto ao uso deste dispositivo, a médio e longo prazo.

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