Pesquisadores criam sensor óptico para monitorar nível de glicose

esquisadores brasileiros criam sensor óptico para detecção de glicose Dispositivo foi desenvolvido por grupo da Universidade Brasil com materiais atóxicos, biodegradáveis e de baixo custo; objetivo é usá-lo no monitoramento do nível glicêmico em portadores de doenças como diabetes.

Um sensor óptico para detecção de glicose foi criado por pesquisadores brasileiros em um estudo coordenado por Bruno Manzolli Rodrigues, professor da Universidade Brasil, campus São Paulo. O dispositivo poderá ser usado, no futuro, para monitorar o nível de glicose em portadores de doenças como diabetes, por exemplo.

O estudo foi desenvolvido no âmbito de um projeto apoiado pela FAPESP. Artigo a respeito foi publicado no periódico Materials Today: Proceedings.

“O sensor foi desenvolvido a partir de uma plataforma de nanofibras de PVA (poli [álcool vinílico]) com pontos quânticos de grafeno. O sistema de preparação foi totalmente amigável do ponto de vista ambiental e o resultado mostrou-se muito robusto e de baixo custo”, disse Rodrigues à Agência FAPESP.

“O PVA é um polímero sintético solúvel em água, não tóxico e biodegradável. E os pontos quânticos de grafeno foram preparados usando como precursor o ácido cítrico, um componente de ocorrência natural em frutas”, contou o pesquisador.

Para produzir as nanofibras de PVA, foi usada a técnica de eletrofiação, bem conhecida atualmente. O procedimento é relativamente simples. O polímero em solução é colocado em uma seringa acoplada a uma agulha metálica. Aplica-se então uma diferença de potencial muito alta, da ordem de 10 mil a 30 mil volts. Quando o campo elétrico atinge um valor crítico, a força de repulsão eletroestática supera a tensão superficial e um jato da solução em forma de fio é ejetado pela agulha rumo a um coletor eletricamente aterrado. No percurso, o solvente evapora, deixando apenas as fibras poliméricas carregadas.

Para produzir os pontos quânticos, os pesquisadores carbonizaram moléculas de ácido cítrico, gerando nanopartículas de grafeno estabilizadas em solução aquosa. A otimização da preparação de materiais híbridos de PVA e grafeno já havia sido noticiada em um artigo anterior de Rodrigues e colaboradores, publicado na revista Materials Chemistry and Physics.

O pesquisador explicou que, pelo fato de serem muito pequenas, da ordem de 2 a 5 nanômetros, essas nanopartículas apresentam excelentes propriedades ópticas e eletrônicas, que são resultantes de confinamentos quânticos e efeitos de fronteira.

“Por ser nanofibroso, o material apresenta uma área superficial muito grande, que lhe possibilita imobilizar enzimas em sua superfície. No caso, a enzima de interesse é a glucoseoxidase, bastante seletiva para moléculas de glicose. Uma vez que a enzima esteja imobilizada no material, este, em solução, passa a reagir com moléculas de glicose. E o produto liberado pela reação da enzima com a glicose é o peróxido de hidrogênio [H2O2], que penetra nos poros das nanofibras e suprime a fluorescência dos pontos quânticos”, explicou Rodrigues.

Assim, quanto mais glicose, mais peróxido e menos fluorescência. De modo que se torna possível construir uma escala quantitativa, correlacionando inversamente fluorescência e concentração de glicose. “De 1 a 10 micromols, a correlação glicose-fluorescência mostrou-se linear. E o material foi muito efetivo para detectá-la. O limite de detecção foi de 12 micromols”, disse o pesquisador.

Mol é a unidade do Sistema Internacional para quantidade de substância. Um mol contém exatamente 6,02214076 × 1023 entidades elementares (moléculas ou íons ou átomos ou partículas subatômicas), sendo este número a constante de Avogadro.

Como a resposta da fluorescência à concentração de glicose é linear, o material presta-se muito bem para aplicação como sensor na vida real. “Além da solução usada, queremos agora testar o dispositivo para outros materiais, como sangue e urina”, disse Rodrigues.

O artigo Glucose sensing via a green and low-cost platform from electrospun poly (vinyl alcohol)/graphene quantum dots fibers pode ser acessado em www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214785319300434?via%3Dihub. 

Imagem 1: ilustração do mecanismo de captação de glicose pelas células
Imagem 2: Foto Divulgação

Por josé Tadeu Arantes | Agência FAPESP