Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign desenvolveram um sensor do tamanho de um selo que pode detectar vestígios de certos agentes de guerra química, como sarin, em minutos. A pesquisa é publicada em ACS Omega .

Sarin é um agente nervoso artificial que pode se espalhar como um gás ou líquido. De acordo com o Centro de Controle de Doenças, a exposição a grandes doses superestimulará as glândulas e os músculos, e pode levar à perda de consciência ou insuficiência respiratória. Mesmo pequenas doses podem causar uma longa lista de sintomas angustiantes e perigosos.

"A exposição a agentes nervosos de baixo nível leva a sinais e sintomas ambíguos que não podem ser facilmente discriminados de outras condições, o que pode resultar em um atraso no tratamento e danos permanentes, "disse Paul Braun, professor de ciência e engenharia de materiais, e diretor do Laboratório de Pesquisa de Materiais de Illinois. "Se vestígios puderem ser detectados rapidamente, você pode prevenir danos permanentes à saúde humana. "

"Existem sensores sofisticados disponíveis, mas eles são grandes e caros, e, portanto, alguns indivíduos podem ser expostos ao sarin sem saber, e isso é tarde demais, "disse ele." Os sensores em miniatura atuais mostram apenas a presença de uma toxina, não a quantidade de exposição. "Os pequenos sensores existentes também podem não ser suficientemente sensíveis para fornecer proteção adequada.

A tecnologia estabelecida neste novo artigo é baseada em trabalhos anteriores do grupo Braun, que desenvolveu "buracos negros químicos" em uma pequena superfície de hidrogel que atraiu moléculas em direção a um sensor pontual por meio de um gradiente de potencial químico.

O grupo de Braun sabia que a tecnologia tinha potencial, mas precisava de mais desenvolvimento.

"O problema era que as moléculas se moviam muito devagar, "disse Braun." Levaria de uma hora a um dia para mover as moléculas de um centímetro, e não tínhamos uma ótima maneira de fazer detecção quantitativa. "

Contudo, a técnica do buraco negro químico provou que a ciência por trás de um gradiente químico funcionaria, e a próxima etapa era descobrir uma "técnica de detecção que pudesse causar um impacto real".

Sabendo que eles precisavam de algo menor do que moléculas de movimento lento, os pesquisadores expuseram uma versão segura de uma molécula semelhante ao sarin para a enzima DFPase, fazendo com que a molécula sofra hidrólise, e se dividir em várias partes. Uma dessas partes era um íon de flúor carregado negativamente.

"O íon fluoreto é fácil de detectar eletroquimicamente, "disse Mohammad Amdad Ali, um pesquisador de pós-doutorado no grupo de Braun, e primeiro autor no artigo. "E, porque é tão pequeno, ele se move muito mais rápido do que uma molécula. Se tivermos uma superfície com gradiente de carga positiva focalizando um ponto no centro do sensor que realmente gosta (atrai o íon fluoreto), em vez de demorar horas, leva apenas alguns minutos para que todos os íons de flúor cheguem a um ponto. "

"Fomos capazes de criar um filme de gel que não só quebrou a molécula, mas puxou os íons de flúor carregados negativamente em um sensor específico de íons de flúor embutido no ponto central, e leia quanto flúor tínhamos. Uma vez que sabemos quanto flúor temos, sabemos a quanto sarin o sensor foi exposto, "Braun disse.

"O sensor eletroquímico específico de íon fluoreto tem um baixo limite de detecção, e, portanto, pode detectar um nível muito baixo de íons de flúor, "disse Ali." Com o estado atual do nosso sensor de protótipo, pudemos detectar uma molécula semelhante a sarin depositada em aerossol a partir de uma concentração de vapor tão baixa quanto 0,01 mg / m3 em 10 min, " ele adicionou.

A próxima etapa é testar os sensores em um ambiente configurado para lidar com o agente nervoso real.

"O objetivo final é fabricar algo pequeno o suficiente, como um selo postal, que pode ser usado em um uniforme para detectar gás ou pode ser removido para testar uma superfície que dentro de minutos dirá se o agente está presente e quanto do agente está lá, "disse Braun.

"Não vai falar sobre todas as toxinas, mas vai falar sobre um conjunto limitado de compostos muito rapidamente, "ele disse." Se você descobrir que Sarin está presente, você tem uma chance muito melhor de obter o antídoto adequado. "