Texto: Julia Moióli | Agência FAPESP
Um sensor portátil, fabricado com papel e nanopartículas de ouro sintetizadas por laser, foi desenvolvido por pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) para facilitar e baratear a produção de dispositivos que permitem identificar, fora do laboratório, compostos químicos presentes em líquidos, incluindo aqueles que podem comprometer a qualidade da água que consumimos. Os resultados do estudo, destacados pela Royal Society of Chemistry (Reino Unido) em sua conta no Twitter, foram publicados na revista Sensors & Diagnostics.
A um custo unitário de pouco mais de R$ 0,50, o sensor descartável tem como principal vantagem o fato de poder ser reproduzido em qualquer lugar do mundo, em larga escala, não dependendo de etapas “caseiras” (que demandam manuseio humano), o principal gargalo da indústria. Vale destacar que a tecnologia ainda está em processo de patenteamento.
“Conseguimos fabricar as nanopartículas do dispositivo por meio de uma síntese com laser, retirando do processo a manipulação humana, que eleva o custo de produção. Isso possibilita a fabricação em larga escala”, diz Thiago Regis Longo Cesar da Paixão, coordenador do Laboratório de Línguas Eletrônicas e Sensores Químicos do Instituto de Química da USP (IQ-USP). “O laser carboniza a superfície do papel, transformando a celulose em carbono e, com uma gota de solução de ouro, forma-se nanomaterial na superfície.”
Dispositivo é feito de papel e contém nanopartículas de ouro sintetizadas por laser. Foto: Laboratório de Línguas Eletrônicas e Sensores Químicos/IQ-USP
As nanopartículas de ouro sobre o papel são as responsáveis pela reação eletroquímica que identifica as substâncias presentes no líquido. Segundo o pesquisador, também melhoram consideravelmente o desempenho em relação àqueles feitos por meio de serigrafia, impressão a jato de tinta, pulverização catódica e desenho a lápis, entre outros, pois garantem mais especificidade na detecção de espécies químicas frente a outras no mesmo ambiente.
Outra vantagem é se tratar de um produto sustentável: feito de papelão, pode incluir material reaproveitado e subutilizado e não lança mão de reagentes químicos tóxicos nas reações, ao contrário dos procedimentos mais comuns para a fabricação de sensores.
Diversas utilidades
No estudo, financiado pela FAPESP, foi demonstrado desempenho considerado equivalente ao de dispositivos de custo superior na detecção de hipoclorito, substância utilizada no controle de qualidade de água da torneira e de piscinas (está presente, por exemplo, em alvejantes), mas que, em quantidades elevadas, pode ser prejudicial. Porém, de acordo com Paixão, seu uso é versátil e pode monitorar outras espécies químicas de interesse tanto na área de saúde, facilitando diagnósticos, quanto ambiental, na identificação de poluição em determinados ambientes.
“São dispositivos de uso simples, que podem ser distribuídos em escala governamental para que a população monitore a qualidade de água em sua própria casa e repasse as informações para especialistas, possibilitando a criação de um mapa e, consequentemente, de políticas públicas de controle de qualidade de água”, explica o cientista.
Duas frentes
Entre os próximos passos dos pesquisadores estão unir duas frentes de trabalho para potencializar as vantagens desse tipo de sensor e realizar um pedido de patente: síntese de nanomateriais e impressão 3D.
“Queremos criar um dispositivo para análises médicas feitas pelo sistema público de saúde, como medição de níveis de glicose, ou que possa ser usado por empresas de tecnologia como Google, Microsoft e Samsung em dispositivos vestíveis para monitoramento em tempo real”, conta Paixão.
Outros autores do estudo são Helton P. Nogueira, Iana Vitória Spadini Arantes, Jéssica S. G. Selva, Juliana L. M. Gongoni, Mauro Bertotti, Vanessa Neiva de Ataide e Wilson Akira Ameku.
O artigo Laser-induced fabrication of gold nanoparticles onto paper substrates and their application on paper-based electroanalytical devices pode ser lido em: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/SD/D2SD00176D.