Dispositivos POC e OTC: tecnologia de diagnóstico rápido nas prateleiras das farmácias
Nas prateleiras de praticamente todas as farmácias do mundo, existem pequenos produtos que têm um grande impacto. Quais são eles? Existem testes de diagnóstico de uso doméstico de drogas, ovulação e, talvez os mais populares, testes de gravidez. O que esses testes têm em comum? Simples, barato, fácil de usar, esses testes utilizam toda a tecnologia de ensaio de fluxo lateral (LFA), muitas vezes, "sem prescrição médica" (OTC) ou como testes de diagnóstico no "local de atendimento" (POC).
Tradicionalmente, o teste diagnóstico é feito em laboratórios distantes e sofisticados utilizando equipamentos caros, realizados por pessoal treinado e ordenados por médicos licenciados. Faça um contraste com a forma como um teste de diagnóstico OTC de uso doméstico, como um teste de gravidez, é usado: o equipamento necessário é o teste em si. O único treinamento que o usuário precisa é um pequeno pedaço de papel com instruções. Uma amostra não medida de urina é aplicada ao dispositivo, seguida de um breve período de incubação. Em seguida, o teste é lido a olho nu.
Como funcionam os ensaios de fluxo lateral em dispositivos POC e OTC?
Esse teste pode parecer simples, mas a ciência por trás desses LFAs é impressionante. A molécula que está sendo testada no teste de gravidez domiciliar é a gonadotropina coriônica humana (hCG). Ela é produzida pelo óvulo fertilizado e ajuda a preparar o corpo da mãe para a gravidez. Ela está ausente ou presente em concentrações extremamente baixas em mulheres que não estão grávidas. Um nível de 20 mili-International unidades por mililitro (mIU/mL) de urina é um indicativo de uma gravidez ativa. Isso equivale a uma concentração de cerca de 5×10-10 mols por litro (M).
Este é um experimento para mostrar o quão sensível este teste é: um único cubo de açúcar pesa cerca de 2,8 gramas e a sacarose nele tem um peso molecular de 340 gramas por mol. Isso significa que um cubo de açúcar tem cerca de 5×10^21 moléculas, ou 0,0082 mols de sacarose. Quantos litros de água seriam necessários para dissolver essa quantidade de sacarose para uma concentração equivalente à sensibilidade do teste de gravidez OTC? Um cálculo rápido indica que seriam necessários cerca de 16 milhões de litros (cerca de seis piscinas olímpicas) para dissolver um único cubo de açúcar com uma concentração equivalente de hCG detectada em um teste de gravidez.
Um teste positivo de gravidez domiciliar mostrará duas linhas coloridas: uma linha de teste e uma linha de controle. A linha de controle indica que foi adicionada amostra suficiente e que o teste funcionou conforme projetado. Um teste negativo mostra apenas uma linha na linha de controle. Se nenhuma linha colorida for visível, isso significa que uma quantidade insuficiente de amostra foi provavelmente aplicada ao dispositivo e o teste é inválido.
Tecnologias de fluxo lateral OTC e POC
Embora esses testes pareçam simples, eles fazem uso de plásticos, tecnologia de corante, proteínas animais e química: uma combinação de ingredientes que rivaliza com muitas invenções do MacGyver que fizeram sucesso na televisão. Animais usados em experimentos, como ratos ou coelhos, são injetados com hCG, da mesma forma que os humanos quando recebem uma vacina contra gripe. O sistema imunológico do animal reconhece o hCG humano como estranho e monta uma defesa contra o invasor, incluindo a produção de anticorpos que são proteínas sanguíneas que se ligam muito especificamente à molécula estranha. Esses anticorpos são colhidos do animal e usados como reagentes ou produtos químicos para reconhecer e se ligar à molécula estranha. Eles podem ser extremamente específicos e não se ligarão a moléculas intimamente relacionadas. Na fabricação, alguns desses anticorpos estão quimicamente ligados a uma longa e fina faixa de material poroso chamada nitrocelulose. Os anticorpos são imobilizados em uma linha perpendicular ao longo eixo da tira. Isso constitui a linha de teste.
Outros anticorpos são quimicamente derivados com moléculas de corante muito brilhantes ou nanoesferas com muitas moléculas de corante, e depois aplicados vagamente na tira. Outra linha de anticorpos criados em outro animal como uma cabra que reconhece os anticorpos de rato ou coelho são aplicados em outra linha perpendicular ao longo eixo da tira mais abaixo da faixa de nitrocelulose. Essa é a linha de controle. Esses reagentes são aplicados na tira na fabricação, estabilizados para uma longa vida útil e fechados em um plástico. Para usar o dispositivo, uma amostra de urina é aplicada em uma extremidade da tira porosa e começa a se espalhar ao longo da tira por ação capilar. A amostra de urina encontra primeiro os anticorpos rotulados e os dissolve na amostra. Se o hCG estiver presente, os anticorpos rotulados se ligam ao hCG para formar um complexo imunológico. O fluxo capilar continua e transporta esses complexos imunológicos para a linha de anticorpos imobilizados que reconhecem o hCG e reagem com os complexos e os impedem de seguir em frente. Isso constitui a linha de teste. Anticorpos rotulados que não têm nenhum hCG vinculado a eles continuam a se mover com o fluxo até encontrarem a linha antirrato de cabra e são parados. Isso constitui a linha de controle. Nesse momento:
• Se não houver amostra de fluido suficiente adicionada, nenhuma das linhas mostrará cor.
• Se não houver hCG suficiente na amostra, apenas a linha de controle mostrará a cor.
• Se houver hCG suficiente na amostra, a linha de teste e a linha de controle serão coloridas.
Muitos outros LFAs são usados em diagnósticos clínicos humanos, incluindo detecção e monitoramento de doenças infecciosas em um consultório médico. Essa aplicação é diferente do exemplo do teste de gravidez, em que vários testes são feitos por semana. Isso significa que é uma economia investir em um dispositivo leitor. O uso de instrumentação diferente do olho humano para ler o teste aumenta a sensibilidade do ensaio porque outras tecnologias de detecção, como a fluorescência, podem ser empregadas. A precisão do ensaio também aumenta com o uso de instrumentação.
Pandemia da COVID-19: a necessidade de testes POC e OTC
Com a pandemia da COVID-19, o mundo se tornou muito mais familiarizado com os LFAs. A imprensa frequentemente se refere a eles como testes no "local de atendimento" ou "picada no dedo". Uma nova onda de LFAs para a detecção do vírus ou anticorpos para COVID-19 chegou ao mercado. Dada a necessidade premente de obter testes validados nas mãos de profissionais médicos e outros para ajudar no diagnóstico e no rastreamento de casos, a FDA, que regula todos os diagnósticos médicos nos EUA, emitiu autorizações de uso de emergência (EUA) para vários fabricantes. Os EUA permitiram que as empresas comercializassem e vendessem esses testes em cronogramas acelerados, embora incluindo alguns produtos de precisão questionável.
A lição a ser aprendida desse evento é que nem todos os LFAs são criados iguais e que a criação de um LFA de qualidade leva tempo e experiência em diferentes disciplinas. Eles exigem uma compreensão detalhada das condições da doença ou organismos que o teste se destina a detectar e as características da população a serem testadas. Por exemplo, se um teste tem uma taxa falsa positiva de 1%, ele pode ser útil se 30% da população tiver a condição, mas não seria eficaz se apenas 2% da população tivesse a doença. É preciso uma compreensão profunda de todos os materiais que fazem parte de um LFA, incluindo os anticorpos, os rótulos, o suporte sólido de nitrocelulose e até mesmo as partes plásticas que compõem o cassete. Alguns LFAs podem ser montados manualmente, mas fazer quantidades comercialmente significativas de testes requer automação inteligente que deve ser adquirida, calibrada e mantida para garantir a qualidade do produto. Os produtos devem ser desenvolvidos com a fabricação em mente desde o início, pois ela (fabricação) é difícil e cara de incorporar após o desenvolvimento. Por fim, a usabilidade do produto é de extrema importância. Esses dispositivos devem ser projetados com o usuário final em mente.
Se uma organização não tem a experiência necessária para projetar um produto baseado em LFA de qualidade, faz sentido fazer parceria com alguém que possa ajudar a gerenciar esse processo, incluindo engenharia, testes de usabilidade e organização bem executada de estudos clínicos que são especialmente críticos na preparação para aprovações regulatórias. Ajudamos as empresas a desenvolver diagnósticos baseados em LFA por anos. Uma conversa com nossa equipe de engenheiros, pesquisadores clínicos e especialistas em regulação pode ajudar você a aumentar as chances de lançar um produto de diagnóstico bem-sucedido.
