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Aprendizado de máquina integrado a novo método de biossensoriamento pode viabilizar diagnóstico no local de atendimento
21 de junho de 2025, 12:15

Fonte

Katie Brady, Universidade de Illinois em Urbana-Champaign

Publicação Original

Universidade de Illinois em Urbana-Champaign

Áreas

Análises Clínicas, Bioengenharia, Biomateriais, Biomedicina, Bioquímica, Biotecnologia, Computação, Engenharia Biológica, Engenharia Biomédica, Fotônica, Genômica, Microbiologia, Processamento de Imagens

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Resumo

As técnicas tradicionais de diagnóstico usam amostras de sangue ou tecido de pacientes que são enviadas para laboratórios clínicos, onde especialistas realizam os procedimentos de teste e a análise de dados.

Para facilitar este processo de realização de testes diagnósticos, pesquisadores do Instituto de Biologia Genômica da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, nos EUA, desenvolveram um novo método diagnóstico que integra análises baseadas em aprendizado de máquina com tecnologias de biossensores no local de atendimento.

O novo método, chamado LOCA-PRAM, melhora a acessibilidade da detecção de biomarcadores, eliminando a necessidade de especialistas técnicos para realizar a análise de imagens.

A pesquisa, publicada na revista científica Biosensors and Bioelectronics, foi liderada por Hankeun Lee, pesquisador no grupo de nanossensores na Universidade de Illinois, e pelo Dr. Brian Cunningham, professor de Engenharia Elétrica e de Computação em Illinois, e envolveu pesquisadores de vários departamentos da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign.

Os pesquisadores usaram um novo método de biossensoriamento chamado Microscopia de Absorção por Ressonância Fotônica (PRAM), que usa nanopartículas de ouro (AuNPs) para detectar biomarcadores moleculares individuais — moléculas no corpo cuja presença e níveis indicam estados saudáveis ​​ou patológicos.

As imagens geradas usando o método PRAM mostram um fundo vermelho com pequenos pontos pretos espalhados por ele. Então, o desafio do método é decifrar quais pontos realmente correspondem às moléculas biomarcadoras marcadas com AuNP, e quais são ‘artefatos’, que poderiam levar a falsos positivos ou falsos negativos.

Para isso, os pesquisadores usaram Inteligência Artificial (IA) para encontrar os pontos corretos.

O método resultante integra aprendizado profundo ao método original PRAM, permitindo a detecção de biomarcadores moleculares em tempo real e com alta precisão, sem a necessidade da experiência de um especialista técnico.

Nos testes realizados, o novo método superou as técnicas convencionais em precisão, detectando níveis mais baixos dos biomarcadores e minimizando as taxas de falsos positivos e negativos.

Com este tipo de tecnologia, os testes diagnósticos podem ser realizados e produzir resultados no próprio local de atendimento do paciente, seja em casa, no consultório médico ou em qualquer outro lugar. Isso permite testes rápidos, fáceis de usar e de menor custo, que podem ajudar a orientar os próximos passos em um possível tratamento.

No local de atendimento, os pesquisadores ainda estão investigando novas maneiras de integrar esse tipo de tecnologia ao ambiente de atendimento ao paciente. Isso ajudaria a reduzir o tempo e o ônus financeiro dos pacientes, ao mesmo tempo em que facilitaria a tomada de decisões em tempo real para os médicos.

Em suas publicações, o Portal SciAdvances tem o único objetivo de divulgação científica, tecnológica ou de informações comerciais para disseminar conhecimento. Nenhuma publicação do Portal SciAdvances tem o objetivo de aconselhamento, diagnóstico, tratamento médico ou de substituição de qualquer profissional da área da saúde. Consulte sempre um profissional de saúde qualificado para a devida orientação, medicação ou tratamento, que seja compatível com suas necessidades específicas. 

Autores/Pesquisadores Citados

Hankeun Lee

Pesquisador no grupo de nanossensores na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign

Dr. Brian Cunningham

Professor de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign

Publicação

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a revista científica Biosensors and Bioelectronics (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign (em inglês).

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