Novo eletrodo com nanopartículas de ouro é solução barata e eficiente para detecção de agentes biológicos

A Embrapa e a Universidade Estadual do Ceará (Uece) patentearam um novo eletrodo com nanopartículas de ouro eficiente, de simples fabricação e baixo custo. A tecnologia é voltada à construção de biossensores e sensores para detecção de agentes biológicos e tem amplo potencial de aplicação em diversos setores da indústria, como alimentos, meio ambiente e saúde, entre outros. Está à disposição de parceiros interessados em desenvolver esses tipos de dispositivos comercialmente. O novo eletrodo foi testado com sucesso na confecção de biossensores para detecção de toxinas em queijo e mamona. De fácil fabricação, a peça é produzida por impressão de tinta de carbono em superfície plástica, pela técnica de screen printing ou silk-screen, já usada com sucesso no mercado. A inovação está na incorporação de nanopartículas de ouro, que aumentam a eficiência do processo

Um novo eletrodo com nanopartículas de ouro, eficiente, simples e de baixo custo, foi patenteado pela Embrapa e Universidade Estadual do Ceará (Uece). A inovação, produzida por impressão, destina-se à construção de biossensores eletroquímicos, usados na detecção rápida de agentes biológicos, e de sensores eletroanalíticos (veja definição em glossário abaixo). Está disponível para parceiros com interesse em desenvolver esses tipos de dispositivos comercialmente e tem amplo potencial de aplicação em vários setores da indústria, como alimentos, meio ambiente e saúde, entre outros. 

O implemento já foi testado com sucesso na confecção de biossensores para detecção de enterotoxinas em queijo e de agentes tóxicos em torta de mamona. Mas sua aplicação pode ser estendida para o desenvolvimento de sistemas de detecção de quaisquer agentes biológicos como enzimas, microrganismos, antígenos, anticorpos, entre outros. O tipo mais popular desse modelo de biossensor é o glicosímetro portátil doméstico, que detecta rapidamente os níveis de glicose em uma gota de sangue. 

De fácil fabricação, a peça é produzida por impressão de tinta de carbono em superfície plástica, pela técnica de screen printing ou silk-screen, que já é empregada com sucesso na fabricação desse tipo de dispositivo. Os pesquisadores conseguiram aumentar a eficiência a partir de uma inovação de eletrodeposição de nanopartículas de ouro. As nanopartículas aumentam a área de contato com a substância de interesse, favorecendo a reação eletroquímica. O método utilizado para produção proporcionou um aumento considerável da condutividade, transferência de elétrons e, ainda, da sensibilidade analítica.

Uma das inventoras, a pesquisadora Roselayne Furtado, da Embrapa Agroindústria Tropical (CE), afirma que o processo de eletrodeposição das nanopartículas de ouro desenvolvido para esse tipo de eletrodo é mais simples e eficiente que outros demonstrados na literatura. 

“A tecnologia possibilita a produção em massa de eletrodos a um custo extremamente baixo”, complementa o professor Carlúcio Roberto Alves, da Universidade Estadual do Ceará. Ele pontua que o processo patenteado pode ser usado em qualquer laboratório e, ainda, apropriado para produção de eletrodos descartáveis. Conforme o professor, o dispositivo pode ser utilizado para desenvolver biossensores e sensores com um amplo potencial de aplicação, desde a indústria alimentícia, monitoramento de meio ambiente ou na área de saúde, por exemplo.

A patente do processo de obtenção de eletrodo impresso modificado com nanopartículas de ouro foi concedida pelo Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) em julho deste ano. No início do ano, foi concedida uma outra patente da invenção do eletrodo impresso com tinta de carbono modificado para uso em um biossensor para detecção de ricina em torta de mamona.

O professor explica que as nanopartículas de ouro desempenham papel especial no aumento do sinal eletroquímico e no aumento da porção de biomoléculas imobilizadas na superfície. Uma das etapas de produção do eletrodo é o tratamento com um sal, que melhora o desempenho eletroquímico. 

Vantagens para os parceiros: testes em escala-piloto e reserva de mercado O supervisor do Setor de Prospecção e Avaliação de Tecnologias da Embrapa Agroindústria Tropical, Genésio Vasconcelos, pontua que a tecnologia tem possibilidade de uso em laboratórios de pesquisa e de análises industriais e também para a produção de sistemas de análises rápidas com acurácia específica. Segundo ele, o implemento reduz custo de análises porque é um sistema simples, barato e eficiente, além de proporcionar respostas rápidas.    Vasconcelos lembra que as empresas interessadas na tecnologia devem entrar em contato com a chefia de Transferência de Tecnologia da Embrapa Agroindústria Tropical ou com o Núcleo de Inovação Tecnológica da Uece. O parceiro atuará na elevação de escala e terá como diferencial uma tecnologia já testada em escala-piloto, com uma reserva de mercado pelos próximos 12 anos prevista na carta de patente.

 

Detecção de toxinas no queijo e na torta de mamona

O eletrodo desenvolvido pela Embrapa em parceria com a Uece já foi testado com sucesso no desenvolvimento de biossensor para detecção de enterotoxinas estafilocócicas. Anteriormente, sem as nanopartículas de ouro, o eletrodo de carbono havia sido modificado para avaliar a toxicidade de torta de mamona. Esses dois exemplos constam nas duas patentes concedidas relacionadas à tecnologia. As inovações estão disponíveis para empresas ou instituições interessadas no desenvolvimento do equipamento portátil e automatizado.

O primeiro biossensor foi desenvolvido para detectar rapidamente a presença de enterotoxinas estafilocócicas em queijos. Essas substâncias são proteínas produzidas por Staphylococcus aureus – bactéria envolvida em surtos e casos de intoxicação. O equipamento mostrou-se eficiente na rápida detecção da enterotoxina, o que o qualifica como alternativa às técnicas tradicionais, que envolvem procedimentos demorados, equipamentos e reagentes caros e até marcadores biológicos nocivos. O biossensor também apresenta vantagens quando comparado a testes rápidos já disponíveis, por ser uma tecnologia nacional e mais barata. 

A proposta do segundo biossensor é a detecção de ricina em torta de mamona submetida à processo de destoxificação. O processo é útil para agregar valor à torta de mamona, resíduo da produção de biodiesel que apresenta grande potencial para utilização como insumo na pecuária. Porém, para ser usada como ração bovina, precisa passar por um processo de destoxificação, devido a presença de ricina, uma proteína muito tóxica ao homem e aos animais. Existem diversos métodos para promover a destoxificação, empregando agentes físicos ou químicos. No entanto, embora as técnicas sejam definidas e utilizadas pelos produtores, são necessárias análises rotineiras de amostras para avaliar a presença ou não de ricina a fim de atestar a atoxicidade da torta, visto que o procedimento pode não ter sido adequadamente realizado e quantidades mínimas da substância são suficientes para levar animais a óbito.

Glossário:  Biossensores eletroquímicos: são métodos de análise eficazes para a detecção de analitos (substâncias de interesse) em diferentes tipos de amostras, incluindo alimentos. São baseados na especificidade de moléculas biológicas como anticorpos e enzimas imobilizadas na superfície do transdutor e na sensibilidade analítica das técnicas eletroquímicas. Os biossensores eletroquímicos que utilizam tecnologia de eletrodo impresso têm sido aplicados com sucesso para detecção de microrganismos patogênicos e suas toxinas Eletrodo impresso (EI) (Screen-Printed Electrode): trata-se de um filme à base de tinta condutora depositado sobre um suporte inerte, geralmente de PVC ou cerâmica de alumina. Em geral, esse filme é parcialmente coberto por uma segunda camada de um isolante para definir uma área de contato elétrico numa extremidade e outra área para ser a superfície do eletrodo na outra extremidade. Os eletrodos impressos apresentam amplas possibilidades de aplicações em eletroanalítica como dispositivos para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos. Podem ser fabricados usando técnicas de miniaturização, são fáceis de usar e apresentam baixo custo.