- O documento propõe um biossensor para medição contínua de glicemia usando micro-agulhas e display sem fio. O biossensor usaria imobilização enzimática e transdução eletroquímica para medir a glicose no fluido intersticial a cada 72 horas. - O biossensor ofereceria uma alternativa não invasiva para monitoramento contínuo de glicemia, potencialmente melhorando o controle de diabetes. Entretanto, seria necessário testar a sensibilidade da área proposta para aplicação das micro-agulhas e estimar com

1. Bruno Otilio
Flavio Seixas
Projeto de Biossensores
São José dos Campos
Dezembro de 2015
PROPOSTA DE UM BIOSSENSOR PARA
MENSURAÇÃO CONTÍNUA DE GLICEMIA A PARTIR DA
UTILIZAÇÃO DE MICRO-AGULHAS E DISPLAY DE
DADOS WIRELESS

2. Sumário
• Problemática
• Revisão bibliográfica
• Projeto
• Idealização
• Funcionamento
• Discussão
• Nicho mercantil
• Conclusão
2
Did I hear the word
problem?

3. Problemática
3

4. Diabetes
Mellitus
4
Figura 1 - Esquema da homeostase da glicemia
Figura 2 - Representação dos tipos de DM
Tabela 1 - Diagnostico da DM

5. 5
Figura 3 - Portadores de DM no mundo
Imagens disponíveis no site da International Diabetes Fundation

6. 6
Figura 4 - Consequências da DM não controlada
Importância do
controle da DM

7. 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

8. 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

9. 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

10. 10
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

11. Pesquisas e Perspectivas Futuras
Futura
geração

12. 12
Review

13. 13
Review

14. 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

15. 15
Imobilização
Funcionamento
Desenvolvimento
Local de
aplicação
Métodos de
aplicação
Custos /
Nicho
Material

16. 16
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

17. 17
Funcionamento
Glicose + O2 + H20 → Ácido Glucônico + H2O2
Biorreceptor
Transducer -> Amperometria
Conversor / Transmissor / Bateria
Eletrônica
Bioreceptor e needles
Semanas
72 horas
Tempo de vida

18. 18
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).

19. 19
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)

20. 20
Imobilização
• Uso de superfície de suporte constituída de
dendrímero (PAMAM)
• Uso de Glutaraldeído, provém maior
estabilidade de enzima e ativação dos
grupos amina.

21. 21
Custos /
Nicho
Fabricante Modelo
Quantidade de
fitas
Preço*
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)

22. 22
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

23. 23
Item Valor
Nitinol (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

24. 24
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.

25. 25
Referência
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26. Obrigado!