Instituto de inovação cria lente de contato inteligente que detecta alterações nas lágrimas de hormônios do estresse

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“As lágrimas carregam mais informações sobre o nosso corpo do que a maioria das pessoas imagina”, afirma Minwoo Kim, primeiro autor do estudo e pesquisador de pós-doutorado no Instituto Terasaki de Inovação Biomédica, em comunicado. “Essa lente nos permite ler algumas dessas informações sem agulhas ou visitas a laboratórios, diretamente a partir de algo que as pessoas já utilizam.”

O estresse afeta muitos aspectos da saúde física e mental; no entanto, as alterações fisiológicas associadas a ele podem ser difíceis de monitorar objetivamente ao longo do tempo. A serotonina, popularmente conhecida como o “hormônio da felicidade”, também é uma importante molécula de sinalização envolvida na fisiologia relacionada ao estresse e está presente nas lágrimas. Isso torna o fluido lacrimal uma fonte atraente e minimamente invasiva de informações bioquímicas.

O estudo foi concebido para investigar se uma plataforma bioeletrônica ocular flexível poderia detectar, com sensibilidade, a serotonina na lágrima. A equipe então desenvolveu o dispositivo — chamado de “laboratório em uma lente de contato” — integrando um sensor fino e flexível a uma lente de contato gelatinosa padrão.

O sensor utiliza um composto chamado ferroceno, que reage com a serotonina para gerar um pequeno sinal elétrico; esse sinal pode ser medido e convertido em uma leitura de concentração. O trabalho, publicado na revista científica Science Translational Medicine, demonstrou que o sensor conseguia detectar serotonina em concentrações tão baixas quanto 72 picomolares — uma sensibilidade cerca de 200 vezes maior do que a necessária para medir os níveis típicos de serotonina na lágrima humana. Essa sensibilidade permite detectar pequenas alterações de forma confiável.

Em um modelo de camundongo com estresse crônico, as concentrações de serotonina na lágrima diminuíram, enquanto o cortisol — um hormônio do estresse bem conhecido — aumentou tanto no sangue quanto nas lágrimas, reproduzindo padrões observados em pesquisas anteriores sobre estresse em humanos. Em um pequeno estudo piloto, amostras de lágrima de 10 voluntários coletadas durante um teste de estresse padronizado apresentaram um padrão semelhante: os níveis de serotonina caíram durante a tarefa estressante e retornaram aos níveis basais posteriormente. A lente também manteve leituras precisas ao longo de até 400 usos, distribuídos por vários dias, sugerindo que ela poderia ser reutilizada em vez de descartada após cada medição.

“O olho oferece uma janela única para a fisiologia tanto ocular quanto sistêmica”, diz Yangzhi Zhu, pesquisador principal e professor assistente no Instituto Terasaki. “Por meio de nosso programa de bioeletrônica ocular, estamos desenvolvendo dispositivos oculares flexíveis capazes de transformar o filme lacrimal em uma fonte de informações bioquímicas contínuas ao longo do tempo. A serotonina é um alvo importante para a prova de conceito, mas o objetivo mais amplo é criar sistemas oculares vestíveis capazes de monitorar múltiplos biomarcadores e sinais fisiológicos de forma contínua”.

O próximo passo da equipe é evoluir da atual plataforma conectada em laboratório para um sistema vestível totalmente integrado. A equipe planeja integrar componentes sem fio para que uma versão futura da lente possa obter e transmitir leituras em tempo real durante o uso, eliminando a necessidade de coletar e analisar amostras de lágrima posteriormente.

Serão necessários estudos com grupos humanos maiores e mais diversos para determinar como a serotonina na lágrima se relaciona com o estresse e a saúde mental em diferentes populações. A estabilidade do sensor a longo prazo, a calibração no ambiente dinâmico da lágrima, o conforto, a reprodutibilidade na fabricação e a segurança do uso prolongado no olho também precisarão ser comprovados antes que a tecnologia possa avançar para o uso clínico.

Em uma perspectiva mais ampla, o trabalho estabelece uma base para a bioeletrônica ocular — a integração de eletrônica flexível, detecção bioquímica e tecnologias vestíveis com a superfície ocular e o filme lacrimal. Em vez de encarar a lente de contato apenas como um dispositivo óptico, os pesquisadores a veem como uma possível interface para acessar informações fisiológicas de forma contínua e minimamente invasiva.

“Nossa visão de longo prazo não é simplesmente criar uma lente de contato inteligente que meça uma única molécula”, afirma Zhu. “Queremos estabelecer a bioeletrônica lacrimal como uma plataforma mais ampla para compreender a fisiologia dinâmica por meio do olho e, em última análise, viabilizar abordagens mais personalizadas e longitudinais para o monitoramento da saúde.”