Sensor de respiração de acetona da ETH Zurich mede a queima de gordura em casa

Acompanhar como o corpo queima gordura quase sempre exigiu uma agulha ou um equipamento de laboratório volumoso. Exames de sangue conseguem identificar cetonas, e os monitores de glicose hoje acompanham o açúcar minuto a minuto.

Já o metabolismo de gorduras, apesar de influenciar diretamente como lidamos com obesidade, diabetes e condições como epilepsia, continuou sendo difícil de observar fora de uma clínica.

Um grupo da ETH Zurich passou quase uma década tentando fechar essa lacuna.

A solução cabe na palma da mão: um analisador que detecta acetona, uma molécula liberada pelo organismo assim que ele começa a usar gordura como combustível.

Com um acesso tão simples a esse sinal metabólico, pode ficar mais fácil ajustar controle de peso, refinar treinos e avaliar o impacto de uma dieta. Também abre a possibilidade de médicos acompanharem a resposta de um paciente ao tratamento sem exigir uma visita ao hospital.

A acetona indica a queima de gordura

Quando os carboidratos ficam escassos, o fígado passa a quebrar ácidos graxos e a liberar cetonas. Um desses subprodutos, a acetona, é volátil o bastante para sair pela respiração.

À medida que a queima de gordura acelera, a concentração de acetona aumenta. Assim, uma única expiração vira uma janela surpreendentemente fiel do que está acontecendo no metabolismo.

Ferramentas mais antigas de análise do hálito já tentavam aproveitar esse sinal. O problema é que muitas só funcionavam quando a acetona estava muito alta ou dependiam de instrumentos grandes demais para uma bancada de cozinha.

“Se quisermos disponibilizar essa informação para pacientes, precisamos reduzir essas tecnologias a dispositivos compactos e fáceis de usar”, afirmou Andreas Güntner, autor sênior do estudo, da ETH Zurich.

Como o dispositivo de respiração funciona

O detector aspira uma amostra do hálito e a faz passar por um sensor químico, entregando o resultado em cerca de 90 segundos.

Antes disso, uma pequena coluna de separação remove a água - justamente o componente que costuma confundir esse tipo de sensor.

Essa decisão de projeto, por si só, mantém as leituras consistentes mesmo quando o ar expirado sai quente e úmido. Em uma faixa de umidade de zero a 90 percent, a variação da medida ficou em apenas cerca de quatro percent.

Um aplicativo conectado ao smartphone faz a orientação do sopro. Na tela, um círculo aumenta e diminui para indicar se a pessoa está soprando com força demais ou de menos.

O app também sincroniza o momento da expiração para captar o ar profundo do fim do sopro, que reflete melhor o que está no sangue. Sopros fracos ou ar contaminado são identificados e descartados antes de comprometer o resultado.

O dispositivo de respiração iguala a precisão de laboratório

Para medir a exatidão, a equipe comparou os valores do aparelho de mão com a espectrometria de massas por tempo de voo com reação de transferência de prótons (PTR-MS), considerada um padrão-ouro em análise do hálito.

Eles reuniram 312 amostras de respiração de 12 adultos saudáveis entre 20 e 37 anos, em condições cotidianas.

O equipamento quantificou acetona de 0.2 a 45 partes por milhão (ppm). Os números acompanharam os do instrumento de laboratório quase ponto a ponto, com divergências mínimas ao longo de toda a faixa.

A concordância permaneceu tanto em traços baixos quanto em picos fortes de cetose. Algumas unidades continuaram operando por oito months sem perder confiabilidade.

“Esses resultados mostram que temos o alto desempenho necessário para aplicações como estudos clínicos, em que você realmente quer distinguir essas pequenas diferenças no metabolismo de gorduras”, observou Simone Hersberger, primeira autora do estudo.

O dispositivo de respiração ignora outros compostos

Uma boa leitura do hálito precisa desconsiderar tudo o que também circula na expiração. A equipe testou o sensor contra isopreno, metanol, amônia e etanol, todos comuns no hálito humano.

Em concentrações usuais, nenhum deles alterou a medição de acetona. A exceção foi uma grande ingestão de álcool; nesse caso, o aparelho simplesmente marca aquela amostra como inválida.

Essa seletividade vem do trabalho prévio da coluna de separação, antes mesmo de o sensor receber a amostra. Ela isola a acetona do restante, mantendo o sinal limpo.

Leitura durante exercício e refeições

Em seguida, o detector foi colocado à prova em oscilações reais do metabolismo. Cinco voluntários se exercitaram e depois consumiram diferentes refeições, enquanto sensores monitoravam simultaneamente respiração, cetonas no sangue e glicose.

Exercício leve combinado com uma refeição rica em carboidratos quase não mexeu na acetona. Treinos intensos, porém, mostraram um cenário bem diferente.

Após os treinos mais pesados, a acetona aumentou em até cinco vezes, conforme o organismo passou a depender mais da gordura como fonte de energia. O passo seguinte variou conforme a refeição posterior.

Uma refeição rica em carboidratos reduziu o nível novamente; uma refeição rica em gordura manteve a acetona elevada; e o jejum fez o valor subir ainda mais.

Em cada etapa, as leituras do hálito acompanharam os marcadores de cetonas e glicose no sangue, subindo e descendo em paralelo.

Três semanas em casa

O teste decisivo foi o uso doméstico. Três pessoas fizeram a medição quatro vezes por dia ao longo de três weeks, passando por dietas diferentes.

Elas começaram com uma dieta normal, mudaram para uma dieta cetogênica e depois adotaram jejum intermitente. No início, a acetona se manteve baixa; quando os carboidratos foram reduzidos, os valores dispararam.

Os picos variaram muito entre indivíduos: em uma semana cetogênica, um voluntário chegou perto de 39 ppm, enquanto outro atingiu no máximo cerca de seven. Esse tipo de variação pessoal é exatamente o que clínicos esperam conseguir enxergar.

Ao longo de todo o período, as medições do dispositivo portátil permaneceram alinhadas às do equipamento de laboratório. O teste de respiração também detectou mudanças no uso de gordura que um monitor contínuo de glicose, sozinho, não conseguiria captar.

Do laboratório para a sala de casa

A tecnologia já saiu da bancada. Uma empresa derivada da ETH, chamada Alivion AG, vende o analisador com o nome Nutrion.

O detector agora integra trabalhos clínicos em epilepsia. E também vem sendo adotado por quem acompanha o próprio metabolismo de gorduras, de atletas a pessoas em dieta.

“Agora é realmente hora de expandir isso para ensaios clínicos e responder a perguntas como a eficácia de diferentes terapias de jejum, oferecendo orientação personalizada”, disse Güntner.

“Estamos realmente avançando para soluções de saúde em que, no futuro, você não vai mais precisar ir ao hospital. Vai poder fazer isso em casa.”

Crédito da imagem: Alivion AG.