Especialistas em nanotecnologia do Brasil e dos Estados Unidos desenvolveram um sensor que detecta, em menos de 1 minuto, a presença da vitamina C (ácido ascórbico – AA), em alimentos.
A vitamina C é considerada um nutriente essencial no organismo, com propriedades antioxidantes e papel fundamental em processos fisiológicos, como síntese de colágeno e absorção de ferro. Sua deficiência está associada a problemas de saúde, como escorbuto e distúrbios mentais.
Para garantir níveis adequados em alimentos, é necessário medir sua concentração de forma rápida e precisa. Por isso, o desenvolvimento de métodos confiáveis de monitoramento é estratégico tanto para a indústria quanto para a saúde pública.
Dispositivo
O dispositivo é feito de uma combinação inédita de nanofibras, produzidas com óxidos de zinco e de cobalto, com MXenes, uma categoria de materiais bidimensionais (2D) ultrafinos compostos por poucas camadas atômicas (leia mais sobre eles no quadro abaixo).
O sensor colorimétrico – uma ferramenta analítica para detectar a presença ou a concentração de uma substância por meio de uma mudança de cor – é um líquido formado pelo próprio material desenvolvido pelos pesquisadores.
Trata-se de um nanocompósito constituído por nanofibras de óxido de zinco e de cobalto combinadas com MXene. Esse material desencadeia uma reação química ao entrar em contato com a tetrametilbenzidina (TMB), um composto utilizado para gerar uma resposta visual por mudança de cor.
Em seu estado puro, o TMB é incolor, mas se torna azul com a junção do nanocompósito. Na presença de vitamina C, a coloração azul perde intensidade e pode até desaparecer, de acordo com a quantidade de ácido ascórbico contida no alimento analisado.
O estudo foi realizado pela Embrapa Instrumentação (SP), em parceria com o Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), o Instituto de Química da Universidade Federal da Bahia (UFBA) e o Instituto de Nanomateriais AJ Drexel (DNI) da Universidade Drexel, na Filadélfia (EUA).
Caminho para novos sensores
Baseado em uma nanoestrutura que imita a ação de enzimas naturais, conhecida como nanoenzima, o sistema desenvolvido para o sensor dispensa equipamentos laboratoriais sofisticados e permite análises precisas do nutriente em alimentos.
Métodos como cromatografia, eletroforese e técnicas eletroquímicas são sensíveis, porém exigem equipamentos complexos e mão de obra especializada.
A expectativa dos cientistas para a solução que muda de cor diante dos olhos é avançar nas etapas de miniaturização do sistema e no desenvolvimento de dispositivos portáteis de fácil uso e baixo custo.
O sensor é baseado em um material compósito que apresenta capacidade de mimetizar enzimas naturais e foi obtido pela combinação de compostos inorgânicos bidimensionais ainda pouco explorados, os MXenes, com nanofibras eletrofiadas de óxido de zinco e óxido de cobalto.
A eletrofiação é uma técnica versátil, que utiliza campos elétricos elevados – da ordem de alguns quilovolts – para obtenção de fibras de dimensões nanométricas.
Tecnologia com múltiplas aplicações
Para Murilo Henrique Moreira Facure (foto abaixo), que desenvolveu o estudo durante seu doutorado realizado no Programa de Pós-Graduação em Química (PPGQ) da UFSCar e no Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio (LNNA), sediado na Embrapa Instrumentação, o trabalho representa também um desdobramento de sua experiência no grupo do professor Gogotsi, com o qual Facure realizou estágio sanduíche de um ano durante seu doutorado.
– “O sensor pode ser adaptado para monitorar vitamina C em fluidos biológicos, contribuindo para diagnósticos médicos e acompanhamento nutricional”, afirma Facure.
Segundo ele, o trabalho também representa um avanço científico importante no desenvolvimento de nanoenzimas, considerando que a combinação entre diferentes materiais — neste caso, nanofibras e MXene — gerou um efeito sinérgico, aumentando significativamente a eficiência da reação, de forma rápida e fácil.
– “Esse tipo de inovação, além de ser uma alternativa para detectar o nutriente, abre caminho para novos sensores químicos e biológicos, com aplicações que vão desde segurança alimentar até monitoramento ambiental”, analisa.
Ele explica que a junção de nanofibras com o composto bidimensional resultou em uma estrutura altamente reativa, capaz de imitar o funcionamento de enzimas naturais com bom desempenho.
