Voláteis na Análise de Respiração e Headspace - Marcadores de Diagnóstico (Volatolome)

O estudo propõe explorar uma nova abordagem para o diagnóstico e monitoramento de doenças. A abordagem é baseada na detecção de compostos orgânicos voláteis (VOCs) que são emitidos pelas células e detectados diretamente no tecido, como pele, material cirúrgico, sangue e também na respiração exalada.

Na literatura existem vários relatos de VOCs que podem ser detectados por meio de Cromatografia Gasosa - Espectrometria de Massa (GC-MS) diretamente de: (i) o headspace das células TB (ou seja, a mistura de biomarcadores voláteis presos acima das células TB em um recipiente selado); (ii) da respiração exalada ou (iii) da urina. Excelentes resultados na detecção da doença da tuberculose usando matriz de nanossensores foram mostrados por Nakhleh et al, alcançando 90% de sensibilidade, 93% de especificidade e 92% de precisão na discriminação entre pacientes saudáveis ​​e doentes usando dispositivos eletrônicos de nariz com um único sensor. Nenhum dos estudos relatados identificou o reconhecimento provisório dos VOCs relacionados à tuberculose e quantificou as diferenças de concentração entre amostras de controles doentes e saudáveis. Uma investigação mais aprofundada do VOC relacionado à tuberculose exalada por meio de GC-MS irá melhorar o conhecimento e, simultaneamente, ajudará a melhorar o design da matriz de nanossensores.

Vários estudos mostraram que os padrões de VOC classificados como doenças podem ser transmitidos através da pele e, portanto, a pele pode ser usada como fonte para detecção e identificação de doenças. O princípio dessa abordagem de detecção é que as alterações relacionadas à doença são refletidas em alterações mensuráveis ​​na pele por meio da troca pelo sangue. Além disso, vários estudos têm sugerido que os níveis de VOC são elevados mesmo nos estágios iniciais da doença, porque refletem uma mudança na química do corpo humano (como resultado do desenvolvimento da condição da doença), ao invés da quantidade de células infectadas . Estudos complementares mostraram que VOCs podem ser emitidos para a pele minutos depois de terem surgido na parte infectada do corpo humano. O que é particularmente significativo nessa abordagem é que cada tipo de doença (infecciosa) tem seu próprio padrão único de VOCs e, portanto, a presença de uma doença (infecciosa) não rastrearia outros tipos de doença. No entanto, até onde sabemos, a detecção de VOCs de tuberculose através da pele ainda não foi examinada. Além disso, todos os estudos direcionados aos VOCs da pele foram realizados por meio de técnicas de espectrometria e espectroscopia. Em alguns casos, foram usados ​​dispositivos eletrônicos de nariz. Essas técnicas são ferramentas poderosas para detectar VOCs. No entanto, até o momento, o uso dessas técnicas foi impedido pela necessidade de equipamentos de custo moderado a alto, pelos altos níveis de especialização necessários para operar esses instrumentos, pela velocidade necessária para amostragem e análise e pela necessidade de técnicas de pré-concentração. Para que o teste cutâneo de COV e o teste respiratório de tuberculose se tornem amplamente utilizados na prática clínica, vários avanços no conhecimento de VOCs específicos para tuberculose e no desenvolvimento de sensores precisam ocorrer. As nanopartículas contendo sensores flexíveis, baseados em filmes orgânicos, têm maior probabilidade de se tornar uma ferramenta de diagnóstico clínico, porque são significativamente menores, mais fáceis de usar e significativamente mais baratas.

Nos últimos anos, estudos abrangentes mostraram dados excelentes para o uso de VOCs da respiração exalada como ferramenta para diagnosticar o câncer gástrico. Em um dos maiores estudos realizados por centros chineses e letões, a malignidade pôde ser identificada com 89% de sensibilidade e 90% de especificidade após validação cruzada, independentemente de fatores de confusão importantes em pacientes gástricos, como tabagismo ou consumo de álcool e infecção por H. pylori . Um teste respiratório para estadiamento de GC também pode ser demonstrado pela distinção entre cânceres em estágio I e II e cânceres em estágio III e IV com 89% de sensibilidade e 94% de especificidade. Esses estudos usaram tecnologias de espectrometria de massa e nano-sensores. O estudo mais recente publicado na revista ASC Nano em janeiro de 2017 relatou o uso mais prolongado de sensores nanoarry na análise da respiração, experimentos cegos mostraram que 86% de precisão pode ser alcançada com o nanoarray artificialmente inteligente, permitindo a detecção e a discriminação entre as diferentes condições de doença examinadas (insuficiência renal crônica, doença de Parkinson idiopática, Parkinsonismo atípico, esclerose múltipla, doença de Crohn, colite ulcerativa, síndrome do intestino irritável, hipertensão arterial pulmonar, pré-eclâmpsia em mulheres grávidas, câncer de cabeça e pescoço, câncer de pulmão, câncer colorretal, câncer de bexiga, câncer de rim, câncer de próstata, câncer gástrico e câncer de ovário. A análise do nanoarray artificialmente inteligente também mostrou que cada doença tem sua própria impressão respiratória e que a presença de uma doença não eliminaria outras.

Portanto, este estudo tem como objetivo testar tecnologias de detecção de VOCs como ferramentas de diagnóstico e monitoramento para o trato digestivo e doenças infecciosas.