Diana Brito Parreira Tiago Guerreiro Leitão

Examinadores de patentes

Junho de 2010

NNN AAA NNN OOO BBB III OOO SSS SSS EEE NNN SSS OOO RRR EEE SSS

Cluster do Conhecimento Nanotecnologia

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Nanobiossensores

ÍNDICE

1 BREVE INTRODUÇÃO À NANOTECNOLOGIA ……………………………………………..…..3

2 NANOBIOTECNOLOGIA ………………………………………………………………………………...3

3 NANOBIOSSENSORES .……………………………………………………………………………….….3 3.1 Sensores de nanofios ..…………………………………………………………………………….…5 3.2 Nanobiossensores de canais iónicos ……………………………………………………..…..5

3.3 Nanobiossensores virais …………………………………………………………………………….7

3.4 Nanobiossensores PEBBLE ………………………………………………………………………...7

3.5 Nanobiossensores ópticos ………………………………………………………...………….…..7 3.6 Sensores Nanoshell…………………………………………………………………………………….8 3.7 Nanobiochips. Lab-on-a-chip. …………………………………………………………………….9

4 ANÁLISE DE PATENTES DE NANOBIOSSENSORES ……………………………………..…11 4.1 Exemplos de patentes de nanobiossensores …………………………………………......11 4.2 Diagnóstico tecnológico na área dos nanobiossensores ……………………………..16

5 CONCLUSAO E PERSPECTIVAS FUTURAS ……………………………………………………..19

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ……………………………………………...………….……….21

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Nanobiossensores

1 BREVE INTRODUÇÃO À NANOTECNOLOGIA A Nanotecnologia é uma área científica multidisciplinar que consiste na criação e utilização de materiais, dispositivos e sistemas através da manipulação de matéria à escala do nanómetro (nm) – nano-escala, isto é um milionésimo de milímetro ou um bilionésimo do metro. Nos últimos anos, a Nanotecnologia tem sofrido um desenvolvimento extraordinário, trazendo avanços revolucionários em áreas como: tecnologias da informação e comunicação, robótica, materiais, medicina e biotecnologia.

2 NANOBIOTECNOLOGIA Uma das áreas da nanotecnologia que se encontra em rápida progressão – e na qual este documento se irá focar – é a Nanobiotecnologia, que aplica ferramentas e processos de nanofabricação à construção de dispositivos para estudar e melhor compreender os sistemas e os processos biológicos. A Nanobiotecnologia resulta da integração das ciências físicas, da engenharia molecular, da biologia, biotecnologia e da química e promete consideráveis avanços na indústria farmacêutica e na área dos cuidados de saúde. A extraordinária evolução da compreensão dos sistemas biológicos tem sido acompanhada pelo desenvolvimento dos sistemas de análise bioquímica e diagnóstico molecular. A emergência da nanotecnologia abriu portas à possibilidade de detectar e manipular parâmetros bioquímicos e moleculares através de dispositivos à nano escala – nanodispositivos, como nanobiossensores e biochips. A miniaturização dos dispositivos de análise bioquímica e sistemas de diagnóstico molecular vem proporcionar uma dramática melhoria na rapidez, precisão e sensibilidade dos seus resultados, assim como uma maior acessibilidade e flexibilidade dos mesmos, como iremos ver ao longo deste documento.

3 NANOBIOSSENSORES Um nanobiossensor é um dispositivo à nano-escala que converte um evento biológico, como um distúrbio genético e/ou metabólico ou uma infecção (viral ou bacteriana), num sinal mensurável e processável. De um modo geral, um nanobiossensor incorpora um elemento biológico – biorreceptor, que pode ser uma proteína (ex: enzimas1 ou anticorpos2), ácidos

1 De modo geral, uma enzima é uma proteína que catalisa (isto é, intervém e acelera) uma reacção

química fisiológica. 2 Os anticorpos são proteínas complexas, constituídas por centenas de aminoácidos (unidades de

construção das proteínas). Os anticorpos são produzidos por células do sistema imunitário, quando estas são expostas a determinadas substâncias denominadas antigénios.

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nucleicos 3(ADN ou ARN), estruturas proteicas como canais iónicos ou ainda células inteiras [1, 2]. O biorreceptor é o agente responsável pelo reconhecimento específico do analito, isto é, o que se pretende analisar, que pode ser, por exemplo, ADN, ARN, genes, proteínas ou metabolitos (isto é, produtos do metabolismo). A interacção do biorreceptor com o analito desencadeia uma resposta ou reacção fisiológica que produz uma perturbação bioquímica no nanobiossensor, que pode em seguida ser convertida – por um transdutor – num efeito detectável e mensurável, como um sinal eléctrico (Figura 1) [3].

Exemplos das referidas perturbações bioquímicas são:

Calor transferido ou absorvido pela reacção fisiológica; Mudanças na distribuição de cargas, produzindo-se um potencial eléctrico; Movimento de electrões, produzindo uma reacção redox; Emissão de luz durante a reacção fisiológica ou uma diferença entre a

absorvância de luz entre reagentes e produtos; Efeitos de massa dos reagentes ou produtos.

Existem diversos tipos de nanobiossensores, consoante o tipo de analito, biorreceptor, método de transdução e/ou sinal obtido, alguns dos quais serão discutidos em seguida.

3 Um ácido nucleico é um tipo de composto químico que ocorre em todas as células vivas e que é

responsável pelo armazenamento e transmissão da informação genética, sendo a sua tradução expressa pela síntese precisa de proteínas.

Eléctrodo pH

Termístor Contador de fotões Dispositivo piezoeléctrico

…

Transdutor Sinal

mensurável Biorreceptor Analito

Substância electroactiva

Alteração pH

Calor Alteração de massa

Enzima

Anticorpo

Canais iónicos

Ácidos

nucleicos

Sinal eléctrico

Eléctrodo

Luminescência

Figura 1: Esquema geral de funcionamento de um nanobiossensor. Os biorreceptores reconhecem e ligam-se aos analitos. A interacção entre o analito alvo e o biorreceptor é concebida de forma a produzir uma perturbação bioquímica no nanobiossensor (ex: alteração pH) – transdução, que pode em seguida ser convertida num efeito detectável e mensurável, como um sinal eléctrico.

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Nanobiossensores

3.1 Sensores de nanofios Os nanofios, tal como o nome indica, são fios com um diâmetro da ordem dos nanómetros. Existem diferentes tipos de nanofios: metálicos (ex.: de níquel, platina ou ouro), semicondutores (ex.: de silício, fosfato de índio ou nitrito de gálio) ou isolantes (ex: de sílica ou dióxido de titânio). As propriedades da superfície dos nanofios são facilmente modificáveis, pelo que os sensores de nanofios podem incorporar praticamente qualquer elemento de reconhecimento biológico (biorreceptor). Os nanomateriais destes sensores vão transduzir o evento biológico (como uma ligação química) que ocorre na sua superfície numa alteração detectável em tempo real da condutividade do nanofio, isto é, a facilidade com a qual um nanofio é capaz de conduzir uma corrente eléctrica. A reduzida dimensão, a sensibilidade e a possibilidade de detecção em tempo real associadas aos nanofios semicondutores tornam-nos especialmente úteis para a análise e diagnóstico in vivo. Recentemente, uma equipa multidisciplinar dirigida por investigadores da Universidade de Yale (EUA) desenvolveu um sensor de nanofios para detectar e medir as concentrações de dois biomarcadores do cancro, isto é, dois compostos indicadores da presença de cancro: um do cancro de próstata e outro do cancro da mama [4]. Outro nanobiossensor, desenvolvido pelo projecto Nodo Nanotec4 (Argentina) visa também a detecção de tumores. O nanobiossensor consiste em dois microeléctrodos ligados por uma ponte de nanofios com anticorpos. A união do biorreceptor ao tumor gera um sinal eléctrico, permitindo a detecção do aparecimento de um tumor. (Fonte: http://nanobugle.wordpress.com/2009/06/26/nanobiosensor-to-detect-tumors/). 3.2 Nanobiossensores de canais iónicos O ICSTM é um biossensor de canais iónicos, pertencente à Ambri Ltd. Este biossensor é constituído por uma membrana, onde estão incorporados canais iónicos (canais existentes nas membranas das células, através dos quais passam iões para dentro e para fora da célula como, por exemplo, iões sódio). À membrana estão acoplados biorreceptores que consistem em fragmentos de anticorpos que se ligam especificamente ao analito em questão. A ligação do fragmento do anticorpo e o analito vai causar um bloqueio no canal iónico, que impede a normal passagem de iões através do mesmo. Consequentemente, a condutividade eléctrica do canal iónico é diminuída, sendo esta alteração mensurável quantitativamente (Figura 2). 4 Financiado pela Comisión Nacional de Energía Atómica e pela Agencia de Promoción Científica y

Tecnológica. A Universidad Nacional de Bahía Blanca e o Instituto de Investigaciones Científicas y

Técnicas para la Defensa colaboraram também neste projecto.

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Nanobiossensores

Figura 2: Princípio de funcionamento de um nanobiossensor de canais iónicos

Esta é a tecnologia que está na base do SensiDx System da Ambri Ltd. Este nanobiossensor foi desenhado para analisar amostras de sangue em unidades hospitalares, proporcionando resultados precisos e quantitativos imediatos. Este dispositivo tem um potencial para detectar até 40 substâncias ou marcadores de doenças em amostras sanguíneas. Outros testes incluem marcadores cardíacos para detecção de ataques cardíacos e também os electrólitos sódio e potássio.

analito

+

+

+

+

+

+

Na presença do analito: monómeros não condutores

iões

fosfolípidos da membrana

biorreceptor

+ Detector

+

+

+

+

+

+

+

+

Na ausência do analito: o canal iónico é um dímero condutor

membrana

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3.3 Nanobiossensores virais Os vírus Herpes Simplex (HSV) e adenovírus têm sido utilizados para desencadear a formação de nanopartículas magnéticas para utilização como nanossensores de vírus clinicamente relevantes. Estas nanopartículas são constituídas por um núcleo ultra magnético de óxido de ferro revestido com dextrano. Investigadores do Center for

Molecular Imaging Research, da Harvard Medical School (EUA) desenvolveram uma nanopartícula magnética à qual se encontra acoplado um anticorpo que reconhece o vírus Herpes Simplex (anti-HSV) e o adenovírus-5, permitindo uma detecção destes

vírus com elevada sensibilidade (5 partículas virais por 10 µl de amostra de soro) [5]. As propriedades magnéticas destas nanopartículas fazem com que sejam detectáveis e monitorizáveis através de técnicas de ressonância magnética, sendo assim possível visualizar a distribuição viral num organismo. 3.4 Nanobiossensores PEBBLE (Probes Encapsulated by Biologically Localized

Embedding) Estes nanossensores têm a forma de esferas com uma dimensão na ordem dos 20 a 200 nm e são formados pela encapsulação de moléculas selectivas que se ligam a analitos específicos, numa matriz polimérica (polímero). As referidas moléculas encapsuladas incorporam pigmentos fluorescentes, o que faz com que, quando se ligam ao analito, permitam a sua monitorização [6]. Estes sensores possibilitam a monitorização em tempo real do analito em questão (iões e moléculas específicas). Estes sensores são ainda especificamente desenhados para serem minimamente invasivos, facilitando a monitorização do analito em células viáveis (células vivas, possuindo a capacidade de se multiplicarem), sem perturbar o seu normal funcionamento. Os nanossensores PEBBLE permitem a análise e monitorização de metabolitos como o cálcio, potássio, oxigénio, cloro, sódio e glucose [7, 8]. Estes nanobiossensores podem ser também utilizados na detecção precoce do cancro [6]. Um nanossensor do tipo PEBBLE foi desenvolvido recentemente pela University of

Southern Denmark. Até à data já foi desenvolvido um nanobiossensor para analisar ADN. Outros nanossensores para outros compostos químicos de reduzida dimensão estão neste momento a ser desenvolvidos. (Fonte:http://www.sdu.dk/~/media/Files/Om_SDU/Faellesadministrationen/Forskerservice/pdffiler/Patenter/Omnisensing%20nanobiosensor.ashx) 3.5 Nanobiossensores ópticos Muitos dos nanossensores actualmente comercializados baseiam-se nas propriedades ópticas de lasers para monitorizar e quantificar interacções entre biomoléculas depositadas em diversas superfícies especialmente desenvolvidas.

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Uma das primeiras aplicações de nanofibras ópticas nos biossensores envolvia um nanobiossensor cujo biorreceptor consistia num anticorpo. Este nanobiossensor visava a detecção de um marcador da exposição humana a uma conhecida substância carcinogénea, o benzo[a]pireno (BaP) [9], que pode ser encontrado, por exemplo, em gases de combustão e exaustão. Num nanossensor de laser, a luz laser é dirigida para a fibra e o campo electromagnético gerado na ponta da fibra é usado para excitar moléculas alvo ligadas a anticorpos (biorreceptores). Um sistema de detecção fotométrica (detecção de luz) é utilizado para detectar o sinal óptico (por exemplo, fluorescência) originado pelas moléculas do analito ou pela reacção entre o analito e o biorreceptor [6]. Desde o desenvolvimento deste primeiro nanobiossensor óptico, esta tecnologia tem sido aplicada à detecção de vários metabolitos como o óxido nítrico e o glutamato, assim como à determinação de mecanismos de transporte de vários compostos [10]. Os sensores de laser podem ser usados in vivo, na análise de proteínas e biomarcadores em células vivas individuais [6]. 3.6 Sensores Nanoshell Os sensores nanoshell consistem usualmente em nanoesferas constituídas por um núcleo de sílica, que são revestidas por uma “concha” de um metal – o ouro. Estes materiais conseguem captar e armazenar um largo espectro de luz, concentrando a sua intensidade, gerando um pigmento muito forte e definido. Assim, estes compostos podem constituir sensores biológicos e químicos ultra sensíveis.

Figura 3: Imagem de microscopia electrónica de nanoshells (cores falsas).

A estas nanoesferas podem ser acoplados anticorpos, formando conjugados. Estes têm sido utilizados em testes imunológicos, conseguindo detectar especificamente analitos em meios biológicos complexos num só passo, sem necessidade de preparação de uma amostra.

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Estão a ser desenvolvidos sensores do tipo nanoshell para aplicações como o diagnóstico do cancro, terapia do cancro e análise de proteínas associadas à doença de Alzheimer [6]. 3.7 Nanobiochips. Lab-on-a-chip.

Uma classe especial de nanobiossensores são os nanobiochips, que contêm múltiplos elementos transdutores e se baseiam em circuitos integrados [11]. Um biochip, de um modo geral, define-se como um dispositivo que tem um array de biorreceptores, denominados sondas, imobilizados numa superfície. Um array é uma colecção de locais de análise miniaturizados, arranjados de forma a permitir a realização de testes em simultâneo ou em paralelo. A tecnologia Lab-on-a-chip concilia conhecimentos de diferentes áreas: micro/nanofabricação, análise química, microfluídica e bioinformática, constituindo um novo paradigma para os sistemas de análises clínicas. Um dispositivo deste tipo integra diversas análises laboratoriais num único chip de dimensões muito reduzidas. Estes dispositivos analisam processos bioquímicos em massa, detectando diversos analitos numa só amostra. A maioria destes dispositivos é fabricada através de processos de moldagem ou fotolitografia5 desenvolvidos na indústria electrónica para criar circuitos de compartimentos (onde vão ser imobilizadas as sondas) e canais usando materiais compósitos como a quartzo, sílica ou vidro [6]. Como já foi referido, um dos conceitos chave que estão por trás desta tecnologia é a microfluídica, que consiste na manipulação de pequenas quantidades de fluidos (microlitros, nanolitros ou ainda picolitros) que circulam em canais com a espessura de um cabelo humano. Os circuitos microfluídicos podem ser desenhados de forma a permitir muitos processos biológicos, incluindo análises de proteínas e outros metabolitos, marcadores específicos de doenças, ADN, entre outros. Recentemente, foi apresentado um nanobiochip versátil, que permite detectar ácidos, proteínas e células relevantes para o diagnóstico de diferentes doenças de uma forma flexível. Esta flexibilidade resulta do desenho do chip ser modular (isto é, em partes separadas – módulos), conferindo-lhe a possibilidade de uma rápida inclusão de análises da presença de novos biomarcadores, ácidos nucleicos, proteínas e células. Assim podem ser criadas modalidades de análise específicas para diferentes tipos de doença [12]. Também recente é um nanobiochip capaz de efectuar a detecção do cancro da boca, desenvolvido por investigadores da Universidade de Rice (Houston, Texas, EUA). Este sensor integra múltiplos processos laboratoriais numa plataforma microfluídica, que envolvem o isolamento das células, o reconhecimento e marcação imunológica dos biomarcadores associados ao cancro e a sua detecção e visualização por meio de fluorescência. Este nanobiochip tem a vantagem de evitar a realização de uma biopsia, necessitando apenas de uma amostra da lesão que pode ser obtida por escovagem da

5 Gravação química de uma placa, em combinação com técnicas fotográficas

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mesma. Este chip mostrou-se sensível em 97% dos casos analisados e exibiu especificidade na determinação da pré-malignidade em 93% dos tumores analisados [13].

Figura 4: Nanobiochip

Outro nanobiochip semelhante foi bioquimicamente programado para detectar conjuntos de proteínas presentes na saliva utilizada no diagnóstico cardíaco. Nesta análise, uma amostra de saliva é inserida num receptáculo semelhante a um cartão de crédito, que contém o nanochip. Este receptáculo é depois inserido num dispositivo analisador, que processa a informação do estado cardíaco do doente, comunicando-a imediatamente (Fonte: http://www.noticias21.com/node/237).

Investigadores do London Centre for Nanotehnology desenvolveram um novo dispositivo que utiliza nanossensores que consistem em arrays que medem o vírus VIH e outras proteínas indicativas de uma subida nos níveis virais, associadas à progressão da doença. Uma das principais vantagens deste dispositivo é a capacidade de monitorizar marcadores virais e imunológicos num único chip, sem necessidade de recorrer a análises morosas em laboratórios especializados (Fonte: http://www3.imperial.ac.uk/newsandeventspggrp/imperialcollege/newssummary/news_7-4-2009-12-27-49).

A Philips desenvolveu também um outro tipo de biossensor que utiliza nanopartículas magnéticas para medir moléculas alvo. Este dispositivo permitirá fazer diagnósticos e monitorizar um doente, por exemplo, a partir de casa. A análise é efectuada através da deposição de uma gota de sangue num cartucho, que se enche automaticamente. Esta amostra vai ser analisada através da aplicação de um campo magnético externo, que controla o movimento das nanopartículas inseridas no dispositivo aquando da sua produção. Estas nanopartículas, por sua vez, contêm biorreceptores que se ligam às moléculas alvo contidas na amostra de sangue. Um íman situado na parte inferior do cartucho atrai as nanopartículas para uma superfície onde estão imobilizados outros biorreceptores que se ligam também às moléculas alvo, concentrando as mesmas na superfície. Em seguida as nanopartículas magnéticas são atraídas por um íman situado na parte superior do cartuxo. Finalmente procede-se à leitura e detecção destas nanopartículas por métodos ópticos.

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Foram feitos estudos concretos com notório sucesso com este dispositivo, relativos à detecção de marcadores da ocorrência de ataque cardíaco. (Fonte: Philips

Newscenter).

Figura 5: Cartucho do biossensor desenvolvido pela Philips. Fonte: Philips Newscenter

Em Portugal, na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (FCT-UNL) está a ser desenvolvido um nanobiossensor, o NSS1, que consiste num nanochip que permitirá detectar compostos biológicos e químicos para diagnóstico de doenças em tempo real. De acordo com um dos investigadores do projecto, uma das vertentes deste chip será o diagnóstico do vírus VIH. (Fonte: http://dn.sapo.pt/inicio/ciencia/interior.aspx?content_id=1514305). Para além da investigação desenvolvida na FCT-UNL, será de extrema importância a colaboração do Laboratório Ibérico de Nanotecnologia (INL), que será a primeira instituição de investigação completamente internacional na área das nanociências e nanotecnologias, criada por decisão conjunta dos governos português e espanhol. Segundo o director-geral adjunto do INL, esta instituição terá uma área especializada em nanomedicina, que estabelecerá a ligação entre a engenharia e a medicina (Fonte: http://www.publico.pt/Sociedade/laboratorio-de-nanotecnologia-vai-privilegiar-area-da-saude_1392132).

4 ANÁLISE DE PATENTES DE NANOBIOSSENSORES 4.1 Exemplos de patentes de nanobiossensores Após uma pesquisa em bases de dados de patentes (Epodoc, WPI), foram encontrados diversos pedidos de nanobiossensores. A título exemplificativo, foram seleccionados alguns pedidos de patente cuja descrição se considerou particularmente elucidativa e representativa de alguns dos tipos de nanobiossensores descritos no capítulo anterior e que se apresentam de seguida.

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Inventores da Northwestern University fizeram um pedido de patente (US2010087723 – Figura 6), que se refere a um nanobiossensor para detecção de analitos in vivo e ex

vivo, em particular da glucose. De acordo com os inventores, este dispositivo é mais rápido, simples e menos doloroso e permite uma medição contínua in vivo da glucose no sangue. Este dispositivo pode assim ser muito útil na rápida detecção da hiper e hipoglicémia em doentes diabéticos.

Figura 6: Pedido de patente de nanobiossensor para monitorizar a glucose no sangue – US2010087723)

A empresa Nano Proprietary Inc., actualmente Applied Nanotech Inc., efectuou um pedido de patente (US2008302676 – Figura 7) de um nanobiossensor de nanotubos de carbono para detecção de compostos químicos e biológicos. Os biorreceptores encontram-se imobilizados em polímeros, que por sua vez estão imobilizados nos nanotubos do carbono. Este nanobiossensor pode também ser utilizado para a detecção da glucose, sendo o biorreceptor, neste caso, a glucose oxidase. Esta enzima reage com a glucose para produzir peróxido de hidrogénio (vulgo água oxigenada) que,

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por sua vez, modifica o ambiente químico no sensor através da transferência de electrões, que é detectada pelo elemento transdutor do sensor.

Figura 7: Pedido de patente de nanobiossensor de nanotubos de carbono – US2008302676

A mesma empresa fez um pedido de patente (KR20070004572 – Figura 7) para um nanobiossensor que contém uma matriz (array) contendo nanotubos de carbono, polímeros condutores, enzimas, nanopartículas e outros biorreceptores à nano escala. Este nanobiossensor é fabricado por processos fotolitográficos e tem um sistema electrónico miniaturizado que permite a detecção eficiente de, por exemplo, ADN, metais e metabolitos (glucose, lactose, fructose, ureia, ácido úrico, fosfolípidos, entre outros). Os analitos, por seu lado, podem ser líquidos e também gases.

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Figura 8: Pedido de patente de nanobiossensor para detecção simultânea de vários analitos, que podem

ser líquidos ou gasosos – KR20070004572

A Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) de Singapura tem um pedido de patente (WO2008018834) para um sensor de nanofios para detecção de vários tipos de moléculas de grande dimensão como ácidos nucleicos (ADN e ARN), proteínas e hidratos de carbono. Este dispositivo pode ainda permitir a detecção de vírus como VIH. A superfície dos nanofios encontra-se adaptada de modo a incorporar moléculas que funcionam como biorreceptores, formando complexos com o analito de interesse. Estes biorreceptores podem ser, por exemplo, sequências de ácidos nucleicos (que se ligam especificamente a determinadas sequências de ácidos nucleicos de interesse) ou anticorpos ou fragmentos destes. A presença ou ausência destes complexos vai provocar mudanças na carga das superfícies dos nanofios, que são detectáveis e mensuráveis por este sensor.

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Figura 9: Pedido de patente de um sensor de nanofios para detecção de moléculas de grande dimensão

- WO2008018834

A University of Southern Denmark fez um pedido de patente (Figura 10) – ainda não publicado – que se refere a um nanobiossensor que pode ser desenhado para detectar virtualmente qualquer molécula de pequenas dimensões, com elevada afinidade e especificidade. Até agora foi testado para detectar a molécula de ATP (adenosina trifosfato). Este nanobiossensor pode ser utilizado in vivo, sem afectar o ambiente celular interno e apresenta um tempo de resposta de apenas alguns segundos, consistindo numa nanopartícula porosa constituída por um polímero, que encapsula um elemento biorreceptor – nanobiossensor do tipo PEBBLE. A ligação do analito a este biorreceptor está associada a uma alteração da conformação do biorreceptor, que pode ser detectada por fluorescência ou outras técnicas de detecção.

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Figura 10: Pedido de patente de nanobiossensor para detecção de moléculas de pequena dimensão

4.2 Diagnóstico tecnológico na área dos nanobiossensores

Foi efectuada uma análise ao panorama de patenteamento na área técnica dos nanobiossensores, com o apoio da Thomson Innovation, uma ferramenta comercial de pesquisa e análise de base de dados comercial fornecida pela Thomson/Reuters. Esta análise visou identificar quais as principais empresas/instituições que fizeram pedidos de patente na área dos nanobiossensores (Figura 11) e também quais os principais países intervenientes nesta área (Figura 12). Analisou-se ainda a evolução da publicação de patentes ao longo da presente década (Figura 13).

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Figura 11: Número de publicações das principais empresas ou instituições que fizeram pedidos de patente na área dos biossensores e biochips no período de 2000 a 2009.

Como se pode constatar no gráfico da Figura 11, os três principais requerentes identificados na área dos biossensores e também dos biochips são a Philips, o CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique (França) e o Korea Advanced Institute of

Science & Technology (KAIST). Em termos da actividade de investigação e desenvolvimento de cada uma delas, a Philips tem incidido sobre biossensores que utilizam nanopartículas magnéticas, como aliás foi descrito no capítulo anterior. Quanto ao CNRS, uma das suas patentes refere-se a um biossensor piezoeléctrico que, como referido anteriormente, efectua detecções de alteração de massa referentes a processos biológicos. Por fim, o KAIST tem privilegiado o desenvolvimento de biossensores de nanotubos para detecção de diversas moléculas alvo.

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Figura 12: Gráfico do número de publicações por país de patentes na área dos biossensores e biochips no período de 2000 a 2009.

Relativamente ao número de publicações, tendo por base o país de prioridade, (Figura 12), verifica-se que apesar dos maiores requerentes em volume de pedidos não serem oriundos dos Estados Unidos, o número de empresas que se dedicam aos biossensores neste país é bastante elevado, facto que explica a preponderância dos EUA em número de publicações. Em seguida, prevalecem em número de publicações o Japão e a Coreia, sendo notório que as empresas destes países apostam fortemente na tecnologia de biossensores.

Figura 13: Gráfico da evolução do número de publicações no período de 2000 a 2009.

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Na evolução do número de publicações ao longo da última década (Figura 13) constata-se uma marcada tendência de aumento, o que está em consonância com a importância crescente desta tecnologia a nível mundial, quer em termos de investigação e desenvolvimento, quer em termos de disponibilização de produtos comerciais. Depreende-se assim que existe uma crescente apetência do mercado por esta tecnologia, o que tenderá a servir de motor ao investimento neste sector, sendo previsível que o mesmo continue a crescer nos próximos anos.

5 CONCLUSÃO E PERSPECTIVAS FUTURAS A nanomedicina começa agora a ser uma realidade, a começar com o nanodiagnóstico, onde serão especialmente úteis os nanobiossensores. Estes dispositivos, que representam uma tendência em expansão e cada vez mais influente, permitem a realização de múltiplas análises clínicas personalizadas e diagnósticos precisos num só dispositivo e, em alguns casos, a partir de casa. O modo de obtenção dos resultados destas análises a partir de casa e a transmissão desta informação ao médico assistente do doente basear-se-ão em redes de comunicação de alta velocidade e serão naturalmente acompanhados pela rápida evolução das tecnologias de informação. No futuro, as dimensões dos biossensores serão cada vez mais reduzidas, assim como a sua resolução espacial e o volume necessário para a detecção; poderão ser obtidos resultados de análises complexas em milissegundos. Simultaneamente, os biossensores tornar-se-ão ferramentas de diagnóstico cada vez mais usuais e pouco dispendiosas [14]. Estes dispositivos permitirão assim eliminar grande parte dos gastos associados à realização das análises e diagnósticos clínicos e simultaneamente simplificar a aplicação dos mesmos. Assim, os nanobiossensores conduzirão a importantes avanços tecnológicos na indústria farmacêutica e cuidados de saúde e trarão importantes benefícios económicos aos sistemas de saúde. No que concerne à importância da Propriedade Industrial na área dos nanobiossensores, a análise dos gráficos anteriormente apresentados no diagnóstico tecnológico indica que, tratando-se de um campo tecnológico emergente onde é previsível um aumento crescente do investimento em I&D, existe um grande número de empresas e instituições que desenvolvem trabalhos nesta área, tudo indicando que a protecção por direitos de incidência tecnológica, como é o caso de patentes de invenção, venha a assumir uma preponderância crescente. Outro facto que aponta nesta direcção é que, actualmente, este campo tecnológico ainda assenta muito numa fase de investigação e de testes clínicos dos produtos, pelo que à medida que muitos destes desenvolvimentos atingirem a fase de comercialização, será natural que a necessidade de protecção num contexto concorrencial de mercado venha a servir de estímulo a um aumento crescente das publicações de pedidos de patente, tendência, aliás, que já se começa a desenhar, conforme se pôde verificar nos gráficos

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apresentados anteriormente. O mesmo será verdade em relação a todos os direitos de incidência comercial, como sejam as marcas, os logótipos e os desenhos ou modelos, que permitirão garantir a eficácia distintiva do marketing dos diferentes produtos. Desta forma, a Propriedade Industrial deverá assumir um relevo crescente na área dos biossensores, salvaguardando o carácter diferenciador dos diferentes desenvolvimentos tecnológicos, maximizando as sinergias entre a Investigação e o mercado e servindo de estímulo ao investimento nesta área técnica.

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6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Measurements, Trends in Biotechnology 2000; 18: 388-393

[4] Stern E et al., Label-free biomarker detection from whole blood, Nature

Nanotechnology 2010; 5: 138-142 [5] Perez JM et al., Viral-induced self-assembly of magnetic nanoparticles allows

the detection of viral particles in biological media, J Am Chem Soc. 2003; 125(34): 10192-3

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diagnostics [10] (Vo-Dihn T et al., Nanosensors and Biochips: Frontiers in Biomolecular

Diagnosis, Sensors and Actuators 2001; B 74: 2-11

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Nanobiossensores

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