Trazendo testes de laboratório para casa | Notícias do MIT #ÚltimasNotícias

Seis em cada 10 americanos vivem com pelo menos uma doença crónica e quatro em cada 10 americanos têm duas ou mais doenças crónicas. Algumas dessas doenças, como o hipotireoidismo e as doenças inflamatórias, exigem que os indivíduos monitorem cuidadosamente certos exames de sangue para controlar suas condições. Infelizmente, isso geralmente significa um ciclo oneroso de agendamento de consultas, viagens a hospitais e espera por resultados laboratoriais.

Agora a SiPhox Health está trabalhando para ajudar pacientes e seus médicos a controlar doenças no conforto de suas casas com um novo tipo de exame de sangue baseado em um chip fotônico de silício. O sistema é do tamanho de uma cafeteira e pode produzir leituras precisas para 20 biomarcadores diferentes.

O dispositivo baseado em chip ainda não foi aprovado pela FDA, por isso atualmente está sendo usado apenas para fins de pesquisa, mas a SiPhox também fornece exames de sangue pelo correio para milhares de pessoas com doenças crônicas, tanto diretamente quanto por meio de outras empresas de saúde e bem-estar. , usando tecnologia aprovada. A empresa espera que seu novo sistema possa em breve fornecer resultados mais rápidos para todas as residências que precisam dele.

“Muitos exames de sangue não são feitos porque são muito inconvenientes”, diz Michael Dubrovsky, fundador da SiPhox e ex-pesquisador do MIT. “As pessoas ignoram os exames de sangue agendados e os médicos nem sempre prescrevem exames de sangue porque sabem que é inconveniente. Isso exige que baseiem as suas decisões nos sintomas, e isso não é ideal para muitas destas doenças crónicas.”

O cofundador de Dubrovsky e SiPhox, Diedrik Vermeulen, se conheceu no MIT enquanto pesquisava chips fotônicos e tecnologia de laser. Eles veem a tecnologia da SiPhox como a mais recente de uma longa tendência em direção a dispositivos menores e mais escaláveis, à medida que são condensados ​​em chips integrados.

“Os Biolabs normalmente fazem exames de sangue com esses grandes instrumentos cheios de óptica, lasers, lentes, espelhos e todos esses recursos muito caros”, diz Vermeulen. “Não alteramos nenhuma das características principais. Deixamos toda a ótica igual, mas a miniaturizamos em nossos chips e a tornamos tão escalável que você pode enviá-la para casa. É como se os computadores costumavam ser do tamanho de uma sala e você só os encontrava em universidades de ponta – agora eles estão todos em um chip. Estamos fazendo o mesmo com exames de sangue.”

Chips fotônicos com propriedades elétricas

Dubrovsky e Vermeulen se conheceram por meio do ecossistema do MIT em 2019. Vermeulen trabalhou no Grupo de Fotônica de Silício do MIT no Laboratório de Pesquisa de Eletrônica e Dubrovsky estava trabalhando no grupo de Materiais para Micro e Nano Sistemas do MIT.

Os dois rapidamente se uniram em uma nova maneira de abordar os chips ópticos.

“Tivemos a ideia de fazer chips ópticos mais parecidos com uma placa de circuito impresso”, explica Vermeulen. “Os chips elétricos incorporam muitos chips em uma placa de circuito, mas os chips ópticos normalmente fazem tudo com um único chip. Queríamos combinar chips ópticos em um novo tipo de placa de circuito.”

Os fundadores se reuniam regularmente no Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship para refinar sua abordagem. Em fevereiro de 2020, eles começaram a registrar patentes e a receber orientações de professores do MIT. Eles também aderiram ao programa START.nano, que ajuda empresas em estágio inicial a acelerar suas inovações, dando-lhes acesso aos laboratórios e equipamentos do MIT.nano.

Os mesmos lasers usados ​​para produzir em massa os chips de silício tradicionais podem ser usados ​​para fabricar os chips de silício fotônico integrados da SiPhox. Cada chip de 1 milímetro contém lentes, polarizadores, moduladores, divisores e outros componentes ópticos que você veria em um sistema tradicional baseado em laboratório, mas os chips da SiPhox são baratos o suficiente para serem descartáveis.

No momento em que os fundadores estavam decidindo sobre a primeira aplicação para seu novo chip, a pandemia de Covid-19 chegou. Eles interpretaram isso como um sinal.

“Decidimos focar no biossensor, sendo um dos nossos chips descartável e o outro reutilizável”, diz Vermeulen.

Os fundadores trabalharam para detectar doenças infecciosas com seus chips, mas perceberam que a tecnologia era mais adequada para exames de sangue de alta fidelidade.

“Trabalhei muito com lasers ajustáveis ​​no MIT e usamos uma abordagem um pouco diferente para lasers no SiPhox”, diz Vermeulen. “Aplicamos todas as lições que aprendemos no MIT para projetar algo do zero.”

O sistema de teste de chip da SiPhox funciona com adesivos de terceiros que as pessoas já usam para coletar amostras de sangue em casa. Dubrovsky compara o sistema a uma máquina Nespresso, na qual os usuários simplesmente colocam uma cápsula na máquina e pressionam um botão. Cada um dos cartuchos descartáveis ​​da SiPhox contém uma série de sensores de imunoensaio fotônico que podem ser usados ​​para detectar proteínas ou hormônios específicos.

O sistema inclui um painel que pode ser visualizado por um médico ou pelo próprio paciente para obter dados de biomarcadores em casa. O painel também fornece dados históricos e conteúdo educacional sobre os biomarcadores medidos. O SiPhox também usa grandes modelos de linguagem para analisar dados de exames de sangue de terceiros, permitindo aos usuários rastrear exames de sangue tradicionais no mesmo painel.

Como a abordagem utiliza lasers semicondutores e chips de silício, os fundadores dizem que uma única fábrica tradicional de fabricação de chips poderia produzir 1 bilhão de chips da SiPhox todos os meses.

“Nossa tecnologia é muito escalável porque está tudo em um chip”, diz Vermeulen. “Existem apenas duas maneiras de realmente dimensionar algo: você pode fazer moldagem por injeção; é assim que se produzem bilhões de copos plásticos, por exemplo. Mas se você quiser dimensionar algo muito complexo, terá que colocá-lo em um chip de silício.”

Uma plataforma para a saúde

Os fundadores acreditam que sua tecnologia poderia permitir um mundo onde rastrear biomarcadores fosse tão fácil quanto escovar os dentes. Isso teria enormes implicações para as dezenas de milhões de americanos que precisam de fazer análises sanguíneas regulares para controlar doenças crónicas.

“Para pessoas com doenças inflamatórias, rastrear os níveis de inflamação é muito importante porque podem desenvolver resistência aos seus medicamentos”, diz Dubrovsky. “Depois que apresentam sintomas de um surto, é muito difícil reverter. E esses sintomas podem ser horríveis, por isso detectá-los precocemente é muito importante.”

Para obter autorização da FDA, a SiPhox planeja iniciar estudos nos próximos meses, mas a precisão de seu sistema já foi validada por terceiros, e a instalação da empresa em Burlington, Massachusetts, é capaz de fabricar cerca de 10.000 de seus cartuchos por mês.

Assim que a SiPhox obtiver autorização da FDA, ela planeja fazer parceria com sistemas de saúde, seguradoras de saúde, empregadores e empresas de exames de sangue por correio para ajudar pessoas em todos os lugares a monitorar sua saúde.

“Podemos oferecer uma nova forma para as pessoas terem acesso a cuidados de saúde em casa”, diz Vermeulen. “Assim que tiverem nosso dispositivo de exame de sangue, seja para uma doença crônica ou qualquer outra coisa, sempre que desejarem a telessaúde por meio de exames de sangue, eles poderão usar nosso dispositivo, semelhante à forma como os usuários da Apple têm acesso a aplicativos de terceiros de muitos serviços diferentes. fornecedores. Os usuários do Siphox terão acesso a serviços de terceiros criados com base na capacidade principal de testes de sangue.”