Sensores brasileiros têm aplicação em biomedicina e alimentação

Sensores biomédicos

Pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (Unesp) desenvolveram três tipos de sensores com aplicações úteis na biomedicina e em outras áreas.

Os dispositivos são resultado de um projeto de pesquisa coordenado por Carlos Graeff, professor da Faculdade de Ciências do campus de Bauru (SP) da Unesp.

"Tivemos como resultado o desenvolvimento de um dosímetro à base de polímeros condutores, um sensor para óxido nítrico e um dosímetro à base de alanina para aplicação, por exemplo, em técnicas especiais de radiocirurgia", disse Graeff.

Dosímetro

De acordo com o pesquisador, o subprojeto dedicado ao dosímetro à base de polímeros condutores foi motivado por uma descoberta, feita por seu grupo, que gerou uma publicação e uma patente.

Os polímeros semicondutores tradicionais, hoje aplicados em uma série de dispositivos eletrônicos - em especial os "dispositivos orgânicos emissores de luz" (OLEDs) -, apresentavam mudanças de cor quando estavam em solução.

"Descobrimos que esses polímeros semicondutores, quando estavam em solução - diferentemente dos que eram usados inicialmente na forma de filmes finos -, mudavam de cor. Isto é, constatamos que havia resposta à radiação ionizante. Pelo efeito de cor, podíamos inferir a dose da reação ionizante", explicou.

"Avaliamos qual seria o mercado para o dosímetro. Pela magnitude das doses a que ele se aplica, concluímos que o mercado comercial potencial seria principalmente a indústria alimentícia, já que a sensibilidade não é tão grande a ponto de permitir aplicações médicas em radiodiagnóstico, por exemplo", disse Graeff.

Durante o desenvolvimento, o grupo ampliou a gama de materiais que poderiam ser utilizados nessa aplicação, abrindo o leque para uma série de compostos orgânicos, em especial as moléculas pequenas utilizadas na indústria de corantes.

Radiação ionizante

O segundo aspecto do projeto envolveu a investigação sobre os mecanismos físicos que estavam por trás da mudança eletrônica estrutural observada nos materiais.

"Mostramos em artigos publicados que a reação envolvida nesse processo é uma reação direta. Isto é, ela não é absorvida pelo polímero, mas pelo solvente. Quando descobrimos esse mecanismo, procuramos uma otimização desse efeito, buscando solventes alternativos que fossem ideais para esse tipo de aplicação", disse.

Os cientistas descobriram que, além do clorofórmio - que era o solvente originalmente utilizado -, havia outras possibilidades de solventes capazes de dar origem a materiais muito mais sensíveis.

"Conseguimos demonstrar que vários polímeros diferentes sofrem uma degradação quando estão na presença de uma radiação ionizante, portanto trata-se de um efeito geral. Além disso, descobrimos que diversos solventes podem ser utilizados no processo - o que possibilita a adaptação às aplicações que forem desejadas", explicou Graeff.

Sensor de óxido nítrico

Nos estudos para o desenvolvimento do sensor de óxido nítrico, os processos não foram tão grandes. Mas a proposta surgiu de uma ideia original: utilizar compostos especiais de semicarbonatos para fazer o aprisionamento da molécula de óxido nítrico.

"Esses materiais são ativos na técnica de ressonância paramagnética eletrônica. O nosso método consistiu em colocar dentro de uma matriz sólida esses compostos, que até então eram usados apenas em solução", disse Graeff.

Os pesquisadores exploraram o efeito em diferentes matrizes: à base de sílica gel - ou óxido de silício -, de membranas de látex natural, ou de matrizes de sílica gel com precursores diferentes que davam características mecânicas especiais ao produto, resultando em uma membrana flexível e transparente.

"A matriz mais promissora, com a qual conseguimos os resultados mais significativos, é a molécula cucurbituril. Com essa matriz nanométrica, estamos conseguindo uma grande sensibilidade, o que possibilita detectar quantidades muito pequenas de óxido nítrico em solução. Temos evidências de que vamos poder medir doses na faixa do nanomolar, o que tornaria o material útil para muitas aplicações, em especial na área biomédica", afirmou.

Regeneração óssea

Uma aplicação alternativa foi elaborada com a colaboração de Ângela Kinoshita e Sergio Catanzaro Guimarães, ambos pesquisadores da Unesp de Bauru: os pesquisadores usaram a mesma matriz para aplicação em regeneração óssea guiada.

"Os resultados indicam que essa matriz, com ou sem óxido nítrico, tem grande potencial de aplicação nos casos em que os dentistas precisam estimular o desenvolvimento ósseo antes de um implante", disse Graeff.

O subprojeto dedicado ao desenvolvimento de um dosímetro à base de matrizes de alanina foi conduzido pelo professor Oswaldo Baffa Filho, do Laboratório de Biomagnetismo do Departamento de Física e Matemática da Universidade de São Paulo (USP) em Ribeirão Preto (SP).

"Os dosímetros de alanina são conhecidos há muito tempo e utilizados na detecção de radiação ionizante a partir da tecnologia da ressonância paramétrica eletrônica. Nossa ideia era desenvolver um método para realizar a dosimetria local, isto é, colocar uma cápsula radioativa muito próxima do tumor onde seria aplicada a radioterapia", disse.

A dificuldade com esse tipo de tratamento é determinar qual foi a dose de radioterapia aplicada. "Existe uma clara demanda por um dosímetro de dimensões reduzidas para fazer esse tipo de dosimetria, dando informações ao médico sobre qual a dose efetivamente aplicada", disse Graeff.

"Desenvolvemos esses pequenos dosímetros à base de alanina e os resultados foram muito promissores. Os diferenciais são as dimensões reduzidas e o uso da alanina, um aminoácido que tem total compatibilidade com o tecido humano", destacou.

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