Download - 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
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Problemática
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Diabetes Mellitus
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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
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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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Obrigado!