Sensor biodegradável mede pesticidas em três minutos

Cientistas da Universidade de São Paulo desenvolveram sensores vestíveis biodegradáveis para detectar pesticidas em plantas e alimentos de forma rápida, não destrutiva e in loco. O dispositivo usa tinta de carbono impressa por serigrafia sobre filmes flexíveis de acetato de celulose. A plataforma identifica diquat, carbendazim e difenilamina em três minutos e vinte e oito segundos.

O sensor pode aderir a superfícies vegetais irregulares, onduladas e curvas. A aplicação ocorre diretamente sobre folhas, caules, cascas, maçãs e pimentões. O formato vestível permite análise descentralizada, sem retirada de amostras para laboratório. O sistema entrega resultado em tempo real por meio de um potenciostato portátil sem fio conectado por Bluetooth a celular, computador ou tablet.

Duas unidades

Cada dispositivo reúne duas unidades sensoriais. Uma delas usa voltametria de onda quadrada para medir diquat. A outra usa voltametria de pulso diferencial para detectar carbendazim e difenilamina. O estudo relata uso de uma única gota de amostra e operação sequencial no mesmo chip. A leitura de diquat ocorre nos primeiros cinquenta e dois segundos. A medição simultânea de carbendazim e difenilamina leva mais cento e noventa e sete segundos.

O dispositivo custa menos de 0,077 dólar por unidade. O baixo custo importa porque os sensores têm uso único. Segundo Paulo Augusto Raymundo-Pereira, professor do Instituto de Física de São Carlos da USP, a proposta combina rapidez, baixo impacto ambiental e análise em campo.

Base do sensor

A base do sensor usa acetato de celulose. Esse material tem origem vegetal e pode vir de resíduos agrícolas. O trabalho também avaliou plastificantes. Os melhores resultados ocorreram com acetato de celulose plastificado com 5,4 milimoles de glicerol. Essa formulação apresentou melhor faixa dinâmica, linearidade e sensibilidade em comparação com filmes plastificados com citrato de trietila.

Nos ensaios, os sensores detectaram diquat em faixa de 0,1 a 1,0 micromolar. Para carbendazim, a faixa ficou entre 0,2 e 2,0 micromolar. Para difenilamina, a faixa ficou entre 2,5 e 25 micromolar. Os limites de detecção chegaram a 3,2 nanomolar para diquat, 180 nanomolar para carbendazim e 1,34 micromolar para difenilamina.

Uso em campo

A equipe simulou uma condição de uso em campo. Soluções dos pesticidas foram pulverizadas na casca de maçãs e pimentões, na concentração de 1.000 micromolar. Os produtos secaram por cinco horas. Depois, o sensor foi fixado na superfície. A leitura usou uma gota de 500 microlitros de solução tampão fosfato para permitir a condução elétrica e a resposta química do eletrodo.

O estudo também testou saliva humana e água de torneira com adição de pesticidas. Nessas amostras, o sistema detectou os três alvos na mesma gota de 150 microlitros. Os resultados indicaram potencial de uso em alimentos, água e amostras biológicas, além do monitoramento agrícola.

A plataforma apresentou seletividade diante de possíveis interferentes. Os testes incluíram nitrato, sulfato, glicose, ureia, fenitrotiona, tiabendazol, dopamina, linuron, parationa metílica, ácido ascórbico e prolina. O sensor também suportou ciclos de flexão vertical, horizontal e diagonal, com pouca alteração nas respostas voltamétricas.

Biodegradação dos dispositivos

O trabalho avaliou a biodegradação dos dispositivos por 240 dias. Sensores feitos com acetato de celulose plastificado com glicerol degradaram completamente nesse período. Dispositivos fabricados apenas com acetato de celulose permaneceram intactos. A imagem da página onze do artigo mostra a comparação visual entre as duas formulações ao longo do período de degradação.

A equipe também calculou métricas de química analítica verde. O método obteve escore 0,77 na abordagem AGREE e 81 na escala Analytical Eco-Scale. O índice Blue Applicability Grade Index alcançou 77,5, valor citado pelos pesquisadores como indicativo de aplicabilidade analítica.

O estudo foi realizado por Samiris Côcco Teixeira, Nathalia O. Gomes, Sergio A.S. Machado, Taíla Veloso de Oliveira, Nilda F.F. Soares e Paulo A. Raymundo-Pereira.

Outras informações em doi: 10.1016/j.biosx.2026.100758