Pesquisadores do Brasil e dos Estados Unidos desenvolveram uma língua eletrônica capaz de identificar pequenas concentrações de antibióticos em amostras de leite de vaca e de cabra. O sistema detectou cloxacilina, tetraciclina e estreptomicina, inclusive quando mais de um desses medicamentos estava presente na mesma amostra.
O estudo foi realizado por equipes da Embrapa Instrumentação, da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), da Universidade Federal da Bahia (UFBA) e da Drexel University, dos Estados Unidos. Os resultados foram publicados na revista científica ACS Omega.
Murilo Facure, professor da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC-USP) e primeiro autor do estudo, afirma que o dispositivo combina baixo custo e capacidade de diferenciar amostras de leite bovino e caprino. Os sensores são formados por fibras de náilon revestidas com diferentes MXenes.
Como o sistema identifica as substâncias
A língua eletrônica não imita o funcionamento da língua humana. A comparação se refere à combinação de respostas produzidas por sensores diferentes. Cada sensor reage de uma maneira aos componentes presentes no leite, e o conjunto dessas respostas forma uma espécie de impressão digital da amostra.
No experimento, foram utilizados três sensores. As moléculas do leite interagem com os materiais que revestem as fibras e provocam alterações nas propriedades elétricas. O equipamento mede essas mudanças, gera informações e as envia para programas especializados. Métodos estatísticos ajudam a reconhecer padrões associados à presença dos antibióticos.
A análise é feita em um alimento que reúne proteínas, gorduras, açúcares, sais e outras substâncias capazes de interferir nos sinais. Ainda assim, a combinação entre os sensores, as medições elétricas e o tratamento estatístico permitiu identificar os antibióticos e diferenciar o leite bovino do caprino.
Fibras de náilon substituem eletrodos de ouro
Em trabalhos anteriores, os pesquisadores usavam eletrodos de ouro. No novo sistema, esses componentes foram substituídos por fibras de náilon revestidas com MXenes. Para produzir os sensores, o fio é mergulhado em uma solução com folhas extremamente finas desses materiais. Depois da secagem, as partículas aderem à fibra e formam uma camada sensível.
Foram usadas três composições diferentes de MXenes. Cada uma reage de forma própria ao ambiente químico da amostra, produzindo sinais elétricos distintos.
Os MXenes são nanomateriais bidimensionais que podem ser comparados, em alguns aspectos, ao grafeno. Eles têm estruturas formadas por metais, como titânio, nióbio, vanádio ou molibdênio, combinados com carbono, nitrogênio ou ambos. A composição pode ser alterada, modificando também as propriedades do material.
A elevada condutividade elétrica e a grande área de superfície dos MXenes permitem criar sensores com respostas diferentes às substâncias analisadas. Essa variedade é usada para reconhecer padrões no leite.
Aplicação ainda depende de novas etapas
A tecnologia ainda não está disponível para uso comercial em propriedades rurais, indústrias de laticínios ou órgãos de fiscalização. O trabalho foi conduzido em escala laboratorial e sob condições controladas. Por isso, serão necessárias novas etapas de desenvolvimento e validação antes de uma possível aplicação em condições reais.
Além da análise do leite, os pesquisadores estudam o uso dos MXenes em dispositivos de armazenamento de energia, sistemas para remoção de poluentes e nanogeradores.
