O Grupo de Investigação 3B’s da Universidade do Minho, numa colaboração com o Canary Center for Cancer Early Detection da Universidade de Stanford (EUA), criou pela primeira vez estruturas biológicas similares às fibras óticas, utilizando açúcares de algas e bactérias. O seu fabrico, explicam, “é rápido e barato, permitindo, por exemplo, detetar forças físicas, detetar a covid-19 ou gerar modelos 3D de doenças como o cancro”.

A investigação foi realizada pelo aluno de doutoramento Carlos Guimarães, orientado pelos professores Rui L. Reis (UMinho) e Utkan Demirci (Universidade de Stanford), e é baseada em dois artigos de revisão, cinco artigos experimentais e duas patentes. Todo o trabalho foi realizado no âmbito da bolsa avançada do Conselho Europeu de Investigação de Rui L. Reis, para o projeto ComplexiTE.

A sociedade conhece a fibra ótica por ser capaz de transmitir informações a grande velocidade na Internet, mas esse sinal de luz propagado num tubo de vidro comprido e mais fino do que um cabelo permite também a deteção biológica, como guiar a luz numa amostra e (des)ativar células cerebrais com feixes de luz para tratar distúrbios. Porém, o vidro não é genericamente biocompatível e não é biodegradável. Os cientistas criaram, neste estudo, fibras óticas únicas e originais baseadas em hidrogéis, compostas sobretudo por água e que permitem à luz comunicar dentro do corpo, ao integrar tecidos, estimular células e detetar fenómenos biológicos.

Estas estruturas permitem detetar deformações mecânicas ou a presença de biomoléculas e vírus tais como o SARS-CoV-2, usando luz, mas também transportar entidades vivas como células humanas. Além disso, explorando a interação entre sinais óticos e tumores, permite-se digitalizar, por exemplo, o crescimento de um mini-cancro no interior da fibra, facilitando o teste de fármacos anti-tumorais de forma quantitativa e extremamente rápida. Esta tecnologia é facilmente adaptável e pode integrar células de pacientes específicos para testar terapias, o que é um avanço importante no contexto de medicina regenerativa e de precisão.

Os investigadores demonstraram, na mesma zona central da fibra ótica, que é possível criar fibras onde células de cancro gradualmente progridem até surgir um mini-tumor, o qual cresce e responde a terapias tal como um cancro vivo. Utilizando a interação com a luz, o complexo processo de crescimento tumoral foi detetado e quantificado pelo sinal ótico de forma quase imediata, como se se tratasse de abrir uma nova página web no computador. Ou seja, “pode assim acompanhar-se o crescimento do modelo de cancro usando luz e descobrir-se a quantidade ideal de determinado fármaco para inibir o seu crescimento”, explica o cientista Rui L. Reis, diretor do Grupo 3B’s da UMinho.