George Whitesides: Um laboratório do tamanho de um selo postal

O problema sobre o qual quero falar a vocês é realmente o problema de como se oferece assistência médica num mundo em que o custo é tudo. Como podemos fazer isso? E o paradigma básico que queremos sugerir a vocês, Que eu quero sugerir a vocês é um em que se diz que para tratar as doenças precisamos antes saber o que estamos tratando -- isto é, diagnóstico -- e então temos que fazer alguma coisa.

Assim, o programa em que estamos envolvidos é algo que chamamos diagnóstico para todos, ou diagnóstico de custo zero. Como podemos prover informações medicamente relevantes a um custo tão próximo de zero quanto possível? Como podemos fazer isso? Deixem-me dar dois exemplos a vocês. As dificuldades da medicina militar não são tão diferentes daquelas do terceiro mundo, pobreza de recursos, um ambiente adverso, uma série de problemas de pouco peso, e coisas semelhantes. E também não tão diferente da assistência doméstica e do mundo dos sistemas de diagnóstico.

Assim, a tecnologia da qual quero falar é para o terceiro mundo, para o mundo em desenvolvimento, mas ela tem, creio eu, uma aplicação muito mais ampla, porque a informação é tão importante no sistema de assistência à saúde. Assim, vocês vêem dois exemplos aqui. Um é um laboratório que na verdade está entre os melhores na África. O segundo é basicamente um empreendedor que se instalou e está fazendo sabe-se lá o que numa mesa em um mercado. Não sei que espécie de assistência à saúde está sendo oferecida aí. Mas realmente não é o que provavelmente seria mais eficiente.

Qual é o nosso enfoque? E a maneira como tipicamente se aborda um problema de reduzir custo, a partir da perspectiva dos Estados Unidos, é pegar a nossa solução, e então tentar cortar custos dela. Não importa como você faça isso você não vai conseguir começar com um instrumento de 100.000 dólares e reduzir o custo dele a nada. Não vai funcionar.

Então, a abordagem que tomamos foi completamente diferente. Perguntar, "Qual é a coisa mais barata possível com a qual a gente pode fazer um sistema de diagnóstico, e conseguir informações úteis, adicionando funcionalidades?" E o que escolhemos foi papel. O que vocês estão vendo aqui é um dispositivo protótipo. O lado dele mede cerca de um centímetro. É mais ou menos do tamanho de uma unha. As linhas ao redor das bordas são um polímero. É feito de papel, e papel, é claro, conduz fluidos Como vocês sabem, papel, tecido, derrame vinho na toalha da mesa, e o vinho se espalha por tudo. Derrame na sua camisa, ele arruína a camisa. Isso é o que uma superfície hidrofílica faz.

Assim, neste dispositivo a idéia é que você molha a extremidade inferior dele numa gota de, neste caso, urina. O fluido se difunde para dentro desses compartimentos de cima. A cor marrom indica a quantidade de glicose na urina. A cor azul indica a quantidade de proteína na urina. E a combinação dessas duas, é uma tiro bem dado no alvo, para várias coisas úteis que se deseja. Então, este é um exemplo de dispositivo feito de um simples pedaço de papel.

Agora, até que ponto podemos simplificar a produção? Porque escolhemos papel? Temos um exemplo da mesma coisa, em um dedo, mostrando basicamente como ele fica. Uma razão para usar papel é que ele se encontra em toda parte. Nós fizemos dispositivos como esses usando guardanapos e papel higiênico e mapas, e todos os tipos de materiais.

Assim, a capacidade de produção está disponível. A segunda é que podemos colocar muitos e muitos testes em um espaço muito pequeno. Vou mostrar a vocês em um momento que a pilha de papel ali provavelmente seria suficiente para algo como 100.000 testes, alguma coisa assim.

E então, finalmente, um ponto que não é muito levado em consideração na medicina do mundo desenvolvido, ele elimina perfurantes. E o que perfurantes significam são agulhas, coisas que espetam. Se você tirou uma amostra do sangue de alguém e esse alguém pode ter hepatite C, você não quer fazer um erro e espetar a agulha em você mesmo. Simplesmente, você não quer fazer isso. Então, como você descarta isso? É um problema em qualquer parte. E neste caso você simplesmente queima isso. Assim, é uma espécie de abordagem prática para começar as coisas.

E então, vocês dizem, se papel é uma boa ideia, outras pessoas certamente devem ter pensado nisso. E a resposta é, claro que sim. A metade de vocês, aproximadamente, que são mulheres, em algum momento podem ter feito um teste de gravidez. E o mais comum deles é um dispositivo parecido com a coisa à esquerda. É algo denominado imunoensaio de fluxo lateral. E nesse teste particular a urina, seja contendo um hormônio chamado HCG flui ou não através de um pedaço de papel. E existem duas barras. Uma barra indica que o teste está funcionando. E se a segunda barra aparece, então você está grávida.

Esta é uma espécie terrível de teste em um mundo binário. E a coisa boa da gravidez é que ou você está grávida ou você não está grávida. Você não pode estar parcialmente grávida ou pensando em ficar grávida ou coisa semelhante. Portanto, funciona muito bem nisso. Mas não funciona muito bem quando a gente precisa de informação mais quantitativa.

Existem também os testes de fita. Mas se você observa os testes de fita, eles são para outro tipo de análise de urina. Existe um pavoroso monte de cores e coisas assim. O que a gente pode realmente fazer a esse respeito numa circunstância difícil? Então, a abordagem com a qual começamos, é perguntar, será que é mesmo prático fazer coisas assim? E esse problema encontra-se agora, em termos de engenharia, resolvido. E o procedimento que temos é simplesmente começar com papel. Você o passa por um novo tipo de impressora chamado impressora de cera. A impressora de cera faz algo que parece ser impressão. E é impressão. Você aplica isso, você aquece um pouco. A cera impressa penetra de modo que é absorvida pelo papel. E você acaba com o dispositivo que deseja.

As impressoras custam 800 dólares atualmente. Elas podem fazer, estimamos que se elas funcionarem 24 horas por dia elas podem fazer cerca de 10m milhões de testes por ano. Assim, o problema está resolvido. Esse problema específico está resolvido. E aí está um exemplo desse tipo de coisa para vocês verem. Isso está numa folha de papel de 20 por 30 centímetros. Isso leva uns dois segundos para fazer. E assim considero que isso está resolvido. Existe uma questão importante aqui, é que, como isso é uma impressora, uma impressora a cores, ela imprime cores. É isso que as impressoras a cores fazem. Vou mostrar a vocês num momento, isso é mesmo muito útil.

Agora, a próxima questão que vocês gostariam de perguntar é o que gostaríamos de medir? O que queremos analisar? E a coisa que nós mais gostaríamos de analisar, estamos a uma longa distância dela. É o que se chama "febre de origem não diagnosticada." Alguém vem à clínica, eles têm febre, eles sentem-se mal, o que eles têm? Ele têm tuberculose? Eles têm AIDS? Eles têm um resfriado comum? O problema da triagem. Esse é um problema difícil por motivos que não quero analisar agora. Existe um monte enorme de coisas que gostariamos de poder distinguir. Mas então existe uma série de coisas, AIDS, hepatite, malária, tuberculose, outras. E outras mais simples, como orientação de tratamento.

Bem, mesmo isso é mais complicado do que vocês pensam. Um amigo meu trabalha com psiquiatria trans-cultural. E ele está interessado na questão de porque as pessoas tomam ou não tomam suas medicações. Por exemplo, Dapsone ou coisa parecida, é preciso tomá-lo por algum tempo. Existe uma história formidável de falar com um camponês da Índia. E dizer, "Você tomou o seu Dapsone?" "Sim." "Você tomou todos os dias?" "Sim." "Você tomou durante um mês?" "Sim." O que o indivíduo realmente queria dizer é que ele deu uma dose de 30 dias de Dapsone a seu cachorro, naquela manhã. (Risos) Ele estava dizendo a verdade. Porque numa cultura diferente, o cachorro é um substituto seu, vocês sabem, "hoje," "este mês" "desde a estação das chuvas," existem muitas oportunidades de confusão. E assim uma questão aqui é em alguns casos, conceber como lidar com assuntos que parecem pouco interessantes, como aderência ao tratamento.

Então, vejam como é a aparência de um teste típico. Picamos um dedo, conseguimos algum sangue, uns 50 microlitros. Isso é tudo que vamos conseguir. Porque não podemos usar o tipo usual de sistemas. A gente não consegue manipular isso muito bem, se bem que vou mostrar algo a esse respeito daqui a pouco. Então, coletamos a gota de sangue, sem mais manipulações. Colocamos em um pequeno dispositivo. O dispositivo remove as células do sangue por filtração, deixa o soro passar, e a gente consegue uma série de cores ali na parte inferior. E as cores indicam doença ou normal. Mas mesmo isso é complicado. Pois para você, para mim, as cores podem indicar normal. Mas afinal todos nós estamos sofrendo de um provável excesso de educação.

O que vamos fazer sobre algo que exige análise quantitativa? E assim a solução em que nós e muitas outras pessoas estamos pensando para isso, e neste ponto existe um lance dramático, e aparece a solução universal para tudo em nossos dias, que é um telefone celular. Neste caso particular, um celular com câmera. Eles estão em toda parte, seis milhões por mês, na Índia. E a idéia do que se deve fazer, é pegar o dispositivo. Você o molha. Você desenvolve a cor. Você tira uma foto. A foto vai para um laboratório central. Você não precisa mandar um médico. Você manda alguém que simplesmente é capaz de tirar a amostra. E na clínica, um médico, ou idealmente um computador neste caso, faz a análise. E acontece que isso funciona muito bem, especialmente se sua impressora imprimiu as barras coloridas que indicam como as coisas funcionam.

Assim, minha visão do trabalhador de assistência à saúde do futuro não é um médico, mas um jovem de 18 anos, que de outro modo estaria desempregado que tem duas coisas. Ele tem uma mochila cheia desses testes, e uma lanceta para tirar uma amostra de sangue ocasionalmente, e um AK47. E essas são as coisas de que ele precisa ao longo de seu dia.

Existe outra conexão interessante aqui. E isso é o que se pretende fazer é passar informações utilizáveis através de um sistema telefônico que geralmente é medonho. Acontece que há uma enorme quantidade de informações já disponíveis sobre esse assunto, que é o problema do jipe de Marte. Como se pode conseguir uma imagem precisa da cor em Marte, se você tem uma péssima faixa de frequências para conseguir isso? E a resposta não é complicada mas é algo que não pretendo detalhar aqui, exceto para dizer que os sistemas de comunicações para fazer isso são muito bem conhecidos.

Além disso, um fato que talvez vocês não saibam, é que a capacidade computacional desta coisa não é tão diferente da capacidade computacional do seu computador de mesa. Este é um dispositivo fantástico que está apenas começando a ser explorado. Não sei se a idéia de um computador, uma criança faz qualquer sentido. Aqui está o computador do futuro. Pois esta tela já está lá, e eles estão em toda parte.

Muito bem, agora deixem que eu mostre a vocês um pouco desses dispositivos avançados. E vamos começar apresentando um pequeno problema. O que vocês vêem aqui é outro dispositivo de um centímetro. E as cores diferentes são as várias cores de corantes. E vocês notam algo que pode parecer a vocês um pouco interessante, é que o amarelo parece desaparecer, atravessar o azul, e então atravessar o vermelho. Como isso acontece? Como se faz uma coisa fluir através de outra? E a resposta, é claro, é: "Isso não se faz." Pode-se fazer fluir por baixo ou por cima.

Mas então a questão é, como se faz isso fluir por cima ou por baixo num pedaço de papel? E a resposta é que o que se faz, e os detalhes não são muito importantes aqui, é fazer algo um pouco mais elaborado, a gente pega várias camadas de papel, cada uma contendo seu próprio pequeno sistema fluido, e a gente as separa com pedaços de, literalmente, fita adesiva de dois lados para carpetes, a coisa que se usa para grudar os carpetes no assoalho. E o fluido vai fluir de uma camada para outra. Ele se distribui, flui através de outros furos, se distribui.

E o que vocês estão vendo do lado inferior direito ali é uma amostra na qual uma única amostra de sangue foi colocada no topo, e ela passou e distribuiu-se nesses 16 furos embaixo, num pedaço de papel, basicamente ele parecce uma bolacha, com a espessura de dois pedaços de papel. E neste caso particular só estávamos interessados na possibilidade de replicação disso. Mas esse é, em princípio, a maneira como se resolve o problema da "febre de origem não explicada." Pois cada um desses pontos torna-se então um teste para um conjunto particular de indicadores de doenças. E isso vai funcionar oportunamente.

E aqui está um exemplo de um dispositivo um pouco mais complicado. Aí está a bolacha. Vocês molham um canto. O fluido vai para o centro. Ele se distribui para esses vários poços ou furos, e fica colorido. E tudo é feito com papel e fita de carpete. Assim, creio que é o mais barato que podemos conseguir para sair fazendo as coisas.

Agora, tenho uma última, duas últimas histórias para contar a vocês, para concluir este negócio. Esta é uma. Uma das coisas que ocasionalmente é preciso fazer é separar as células sanguíneas do soro. E a questão era, aqui nós o fazemos tomando uma amostra. Nós a colocamos em uma centrífuga. Nós a giramos, e removem-se as células sanguíneas. Formidável. O que acontece se não tivermos eletricidade, e uma centrífuga, seja lá o que for? E ficamos pensando como poderíamos fazer isso. E a maneira, de fato, de fazer isso, está mostrada aqui. Você pega uma batedeira de ovos, que se encontra em qualquer parte. E você serra uma das lâminas. E então você pega um tubo, e enfia isso ali. Você coloca o sangue nisso. Você faz girar. Alguém vai ali e faz girar. Funciona realmente muito bem.

E dissemos que estudamos a física das batedeiras de ovos e tubos auto-alinhantes e todas as outras coisas desse tipo, mandamos para uma publicação científica. Estávamos muito orgulhosos disso, especialmente do título que era "Batedeira de ovos como centrífuga." (Risos) E nós enviamos, e voltou pelo correio. Eu chamei o editor e disse, "O que está acontecendo? Como isso é possível?" E editor disse, com um desdém enorme, "E li essa coisa. E não vamos publicá-la, porque nós só publicamos ciência." E isso é uma questão importante pois significa que precisaremos, como sociedade, pensar naquilo a que atribuímos valor. E se é apenas artigos e comunicações científicas, temos um problema.

Aqui está outro exemplo de algo que é -- Este é um pequeno espectrofotômetro, Ele mede a absorção de luz numa amostra a coisa interessante nisso é, você tem uma fonte de luz que pisca ligando e desligando a cerca de 1.000 Hz. Outra fonte de luz que detecta essa luz a 1.000 Hz. E assim você pode fazer esse sistema funcionar à luz do dia. Isso funciona mais ou menos do mesmo modo que um sistema de custo na ordem de 100.000 dólares. Isso custa 50 dólares. Nós provavelmente poderemos fazê-lo por 50 cents, se nos aplicarmos a isso. Porque não se faz isso? E a resposta é, "Como se pode gerar lucro num sistema capitalista, fazendo isso?" Problema interessante.

Assim, permitam que eu conclua dizendo que pensamos sobre isso como uma espécie de problema de engenharia. E perguntamos, qual é a idéia científica unificadora aqui? E decidimos que devemos pensar nisso não tanto em termos de custo, mas em termos de simplicidade. Simplicidade é uma palavra bacana. E precisamos pensar sobre o que simplicidade significa. Eu sei o que é mas na verdade não sei o que significa.

Então, eu estava mesmo tão interessado nisso que reuni vários grupos de pessoas. E o mais interessante envolveu algumas de pessoas do MIT, uma delas era um rapaz excepcionalmente brilhante que é uma das pouquíssimas pessoas nas quais eu penso como sendo um gênio de verdade. Nós lutamos por um dia inteiro para pensar sobre simplicidade. E quero oferecer a vocês a resposta desse profundo pensamento científico. (Risos) Assim, de certo modo, vocês conseguem aquilo por que vocês pagam. Muito obrigado. (Risos)