Sensor desenvolvido por brasileiros detecta vitamina C em menos de um minuto

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. 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.

O sensor colorimétrico, ou seja, 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.

Do laboratório para o copo

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 para obtenção de fibras de dimensões nanométricas.

O pesquisador da Embrapa Instrumentação, Daniel Souza Correa, que coordenou o estudo junto com o professor Yury Gogotsi, explicou que, na prática, o material desenvolvido faz com que o TMB, composto utilizado na análise, adquira uma coloração azul. Quando há vitamina C na amostra, essa cor vai desaparecendo gradualmente, o que permite determinar a concentração do nutriente.

“Quanto maior a concentração do ácido ascórbico, mais intensa e mais rápida é a mudança, ocasionando o desbotamento da cor azul. Os testes podem ser realizados em amostras de apenas 2 mL e demandam menos do que 0,5 mg do material desenvolvido. Isso reduz custos de análise e elimina a necessidade de equipamentos sofisticados, comuns em análises laboratoriais tradicionais”, explicou o pesquisador.

Tecnologia com múltiplas aplicações

Para Murilo Henrique Moreira Facure, 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.

Desenvolvido após seu retorno ao Brasil, a pesquisa teve como foco inicial a análise de alimentos, mas o potencial da tecnologia vai além. “O sensor pode ser adaptado para monitorar vitamina C em fluidos biológicos, contribuindo para diagnósticos médicos e acompanhamento nutricional”, afirmou Facure.

Segundo ele, o trabalho também representa um avanço científico importante no desenvolvimento de nanoenzimas, considerando que a combinação entre diferentes materiais 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”, analisou.

Ele explicou 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.