Uma espécie de “língua eletrônica” desenvolvida por pesquisadores do Brasil e dos Estados Unidos conseguiu identificar pequenas concentrações de antibióticos em amostras de leite de vaca e de cabra. A tecnologia pode abrir caminho para novas ferramentas de controle da qualidade do leite, embora ainda esteja em fase de testes em laboratório.
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O dispositivo foi capaz de detectar resíduos de três antibióticos: cloxacilina, tetraciclina e estreptomicina. Um dos diferenciais é que o sistema conseguiu identificar as substâncias mesmo quando mais de um antibiótico estava presente na mesma amostra.
O estudo reuniu pesquisadores da Embrapa Instrumentação, Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), Universidade Federal da Bahia (UFBA) e Drexel University, dos Estados Unidos. Os resultados foram publicados na revista científica ACS Omega.
“Por meio de um dispositivo de baixo custo, cujos sensores são formados por fibras de náilon revestidas com diferentes MXenes, conseguimos detectar pequenas quantidades de antibióticos em leite e fazer a diferenciação entre amostras de leite de vaca e leite de cabra”, explica Murilo Facure, professor da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC-USP) e primeiro autor do estudo.
Como funciona a “língua eletrônica”?
Apesar do nome, o equipamento não funciona exatamente como a língua humana. A comparação está na maneira como diferentes sinais são combinados para reconhecer o que existe em uma amostra.
Em vez de utilizar um único sensor desenvolvido para procurar determinada substância, a língua eletrônica reúne diferentes sensores. Cada um reage de maneira distinta aos componentes presentes no leite.
Quando essas respostas são analisadas em conjunto, formam uma espécie de “impressão digital” da amostra. Métodos estatísticos são então utilizados para reconhecer padrões e indicar diferenças entre os materiais analisados.
No experimento com leite, os pesquisadores utilizaram três sensores diferentes. Quando entram em contato com a amostra, as moléculas presentes no líquido interagem com os materiais que revestem os sensores e provocam alterações em suas propriedades elétricas.
O equipamento mede essas mudanças e gera uma grande quantidade de informações. Posteriormente, os dados são processados por programas especializados, que conseguem encontrar padrões relacionados à presença dos antibióticos.
Fios de náilon ajudam a baratear dispositivo
Um dos diferenciais do novo sistema está na simplicidade dos componentes utilizados para construir os sensores.
Em trabalhos anteriores, os pesquisadores utilizavam eletrodos de ouro, cuja fabricação é mais sofisticada e cara. Desta vez, esses componentes foram substituídos por fibras de náilon revestidas por materiais conhecidos como MXenes.
Na prática, o fio de náilon é mergulhado em uma solução contendo folhas extremamente finas desses materiais. As partículas aderem à superfície da fibra e, depois da secagem, formam uma camada capaz de funcionar como sensor.
Nos testes com leite, foram utilizadas três composições diferentes de MXenes. Cada uma reage de maneira própria ao ambiente químico da amostra, permitindo obter diferentes sinais elétricos.
O que são os MXenes?
Os MXenes são uma família relativamente nova de nanomateriais bidimensionais. Eles podem ser comparados, em alguns aspectos, ao grafeno, mas possuem uma composição química mais diversificada.
Esses materiais são formados por estruturas extremamente finas compostas por metais, como titânio, nióbio, vanádio ou molibdênio, combinados com carbono, nitrogênio ou ambos.
Uma das características que despertam o interesse dos cientistas é a possibilidade de alterar sua composição e, consequentemente, suas propriedades.
Além disso, os MXenes apresentam características como elevada condutividade elétrica e grande área de superfície. Isso permite desenvolver materiais diferentes para responder de maneiras distintas às substâncias com as quais entram em contato.
É justamente essa diversidade que ajuda a língua eletrônica. Em vez de todos os sensores responderem da mesma maneira ao leite, cada composição oferece uma resposta diferente. A combinação desses sinais permite identificar padrões.
Sistema consegue reconhecer antibióticos misturados
Outro desafio enfrentado pelos pesquisadores foi realizar a análise em um alimento complexo como o leite.
A amostra não contém apenas o composto que os cientistas querem detectar. Proteínas, gorduras, açúcares, sais e diversas outras substâncias também interagem com os sensores e podem interferir nos sinais.
Nos testes, porém, a combinação entre os três tipos de MXenes, as medições elétricas e o tratamento estatístico dos dados permitiu reconhecer os antibióticos e ainda diferenciar as amostras de leite bovino e caprino.
A identificação simultânea de mais de um antibiótico também foi considerada importante para demonstrar o funcionamento da tecnologia em condições mais complexas.
Tecnologia ainda não está disponível para fazendas e laticínios
Apesar dos resultados, os pesquisadores ressaltam que a língua eletrônica ainda não é um equipamento disponível comercialmente para utilização em propriedades rurais, indústrias de laticínios ou órgãos de fiscalização.
O trabalho está em escala laboratorial e foi realizado sob condições controladas. Portanto, novas etapas de desenvolvimento e validação serão necessárias antes de uma eventual aplicação em condições reais.
Ainda assim, o uso de fibras de náilon e a capacidade de detectar concentrações baixas de diferentes antibióticos indicam potencial para o desenvolvimento de ferramentas de análise mais simples e de baixo custo.
Além da aplicação no leite, os pesquisadores estudam os MXenes para outras finalidades, como dispositivos de armazenamento de energia, sistemas para remoção de poluentes e nanogeradores.
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