Biossensor na segurança dos alimentos

Doenças transmitidas por alimentos (DTA) são causadas pela ingestão destes e/ou água contaminados. Até o momento, são conhecidos mais de 250 tipos de DTA no mundo, sendo que a maioria delas são infecções causadas por bactérias e suas toxinas, vírus e outros parasitas. Essas doenças têm grande relevância devido às altas taxas de morbidade e mortalidade em todo o mundo.

No Brasil, o perfil epidemiológico, revela a ocorrência de 12.660 surtos e um total de 182 óbitos, entre os anos 2000 e 2017. Surto é um episódio em que duas ou mais pessoas apresentam os mesmos sinais/sintomas após ingerir alimentos e/ou água da mesma origem, constituindo Eventos de Saúde Pública (ESP) e de notificação compulsória.

Tendo em vista a diminuição do custo, maior rapidez e acurácia nas análises de amostras de alimentos, pesquisadores brasileiros do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP), Embrapa Instrumentação e do Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos (DQ/UFSCar), desenvolveram um sensor baseado em nanopartículas magnéticas contendo peptídeos antimicrobianos.

O funcionamento desse método é relativamente simples, no caso da análise de um produto no estado líquido, por exemplo, basta introduzir em uma amostra as nanopartículas magnéticas impregnadas com o peptídeo melitina que serão atraídas por um imã para o fundo do recipiente, carregando junto as bactérias existentes no volume.

Quando da retirada do líquido sobrenadante, os microrganismos pré-concentrados nas nanopartículas serão depositados no eletrodo de prata para se proceder à devida análise e quantificação da colônia. Para alimentos no estado sólido, poderá ser usada uma pequena amostra triturada, homogeneizada e filtrada.

No artigo publicado na edição de outubro de 2018 da revista científica Science Direct, a equipe de cientistas apresentou os resultados obtidos de análises microbiológicas realizadas em água potável e suco de maçã, com o objetivo de detectar Escherichia coli (E. coli), Staphylococcus aureus (S. aureus) e Salmonella typhimurium (S. typhi).

As análises foram baseadas em medidas de espectroscopia de impedância elétrica (EIE) com eletrodos interdigitados de tela impressa, contendo  nanopartículas de magnetita (mineral magnético formado pelos óxidos de ferro II e III),  funcionalizadas com o peptídeo antimicrobiano  (MLT). A melitina é um peptídeo hemolítico antimicrobiano amplamente conhecido pelos seus efeitos terapêuticos, proveniente do veneno de abelhas.

Utilizando os métodos de visualização de informação Sammon's Mapping e Interactive Document Map, com o objetivo de distinguir amostras em dois níveis de contaminação de alimentos em condições adequadas para o consumo, o grupo de cientistas detectou a E. coli em concentração inferior a 1 UFC mL -1, em água potável e 3,5 UFC mL -1 em suco de maçã, sem que a amostra tivesse sido preparada, em um período de apenas 25 minutos.

Com os resultados obtidos, os pesquisados comentaram no artigo que “essa abordagem pode servir como um procedimento de triagem rápida e de baixo custo para detectar intoxicações alimentares relacionadas a bactérias, especialmente se os dados de impedância de várias unidades de detecção forem combinados. ”

Em entrevista ao site de notícias São Carlos Agora, o Prof. Osvaldo Novais de Oliveira Jr, professor do Instituto de Física de São Carlos, da Universidade de São Paulo e um dos criadores do biossensor, comentou que “um dos maiores destaques deste trabalho foi a combinação de eletrodos de prata fabricados com tecnologia desenvolvida no IFSC/USP e um filme nanoestruturado de baixo custo, diminuindo a necessidade da importação dos itens do biossensor, cujo custo é de apenas cerca de R$ 0,30”. Os dois outros autores do artigo são o pós-doutorando cubano Deivy Wilson e a doutoranda colombiana, Gisela Ibáñez Redín.