Cientistas da Universidade de São Paulo (USP), com apoio da Fapesp, desenvolveram sensores biodegradáveis vestíveis capazes de identificar até três tipos de pesticidas e monitorar, em tempo real, a saúde das plantas. Para isso, a tecnologia utiliza uma plataforma integrada a um potenciostato portátil sem fio, equipamento responsável por medir sinais eletroquímicos gerados durante a detecção das substâncias químicas. Logo em seguida, os dados são então enviados para um celular por meio de Bluetooth, e todo o processo leva menos de cinco minutos.
- Leia mais: IA e radar na revolução de inspeções prediais
- IA ajuda a prever eventos climáticos extremos
- Novo material pode ajudar data centers a produzir a própria energia
A pesquisa, publicada na revista científica Biosensors and Bioelectronics: X, revela que, além do uso agrícola, os sensores também demonstraram potencial para análises em saliva, suor, urina e água. O trabalho se concentrou em duas questões principais: a falta de dispositivos vestíveis fabricados com materiais renováveis e a dificuldade de aderência dos componentes em superfícies irregulares, como folhas e frutos. A inovação representa uma alternativa sustentável aos sensores convencionais produzidos com plástico derivado do petróleo.
Técnica
Para a produção do dispositivo, a equipe optou pelo uso do acetato de celulose, um material derivado da celulose. O composto foi escolhido por ser biodegradável, atóxico, leve, flexível, acessível e de fácil manipulação, segundo o pesquisador e líder do trabalho, Paulo Raymundo-Pereira. O aparelho realiza as análises e envia os resultados em tempo real para dispositivos móveis via Bluetooth.
Uma das unidades sensoriais do dispositivo é dedicada à identificação do pesticida diquat, enquanto a outra detecta, simultaneamente, carbendazim e difenilamina. Paulo explica que, para isso, o equipamento utiliza duas técnicas eletroquímicas: SWV (Voltametria de Onda Quadrada) e DPV (Voltametria de Pulso Diferencial). Ambas funcionam a partir da medição de correntes elétricas produzidas pela interação entre os pesticidas e os sensores.
O sistema alterna automaticamente entre as duas metodologias por meio de um software chamado PStouch. Segundo o estudo, o sensor realiza a detecção sequencial e simultânea dos três compostos em apenas uma gota de amostra, na escala de microlitros, equivalente à milionésima parte de um litro. Para os cientistas, a inovação pode contribuir para o monitoramento ambiental, ampliar a segurança alimentar e fortalecer práticas de agricultura de precisão, que utilizam tecnologias para otimizar a produção agrícola e reduzir impactos ambientais. Os próximos passos envolvem transferir a tecnologia para que uma empresa produza em larga escala e comercialize.
Palavra de especialista
Inspiração
“A ideia de criar sensores para plantas surgiu durante um estágio de pesquisa que realizei na University of California San Diego, com apoio da Fapesp, no NanoBioElectronic (NBE) Lab, coordenado pelo professor Joseph Wang, que é uma referência mundial em sensores e biossensores. Ele também dirige o Center of Wearable Sensors, voltado ao desenvolvimento de dispositivos vestíveis para a saúde humana. Essa experiência me fez pensar em como eu poderia adaptar essa tecnologia à realidade brasileira. O que eu poderia fazer de diferente no Brasil com a tecnologia vestível? No que o Brasil se destaca em relação ao restante do mundo? Nossa maior riqueza, claramente representada no PIB, vem do agro. Foi então que pensei: vou focar no agro. Ao mesmo tempo, percebi que a maioria dos dispositivos vestíveis existentes atualmente é produzida com plásticos de origem petroquímica e não biodegradáveis. Em outubro de 2020, conheci a professora Taíla e a doutoranda Samiris, da Universidade Federal de Viçosa, que possuem ampla experiência na área de embalagens para alimentos. A partir desse encontro, montamos uma equipe dedicada ao desenvolvimento de novos sensores biodegradáveis, que podem ser aplicados na área da saúde, na agricultura de precisão e na segurança alimentar.”
Paulo Augusto Raymundo-Pereira, pesquisador e mestre em química
Rafaela Leite, estagiária sob a supervisão de Marcelo Abreu