p Os engenheiros do MIT projetaram um sensor de alimentos semelhante a um velcro, feito de uma variedade de microagulhas de seda, que perfura embalagens de plástico para provar alimentos em busca de sinais de deterioração e contaminação bacteriana. p As microagulhas do sensor são moldadas a partir de uma solução de proteínas comestíveis encontradas em casulos de seda, e são projetados para puxar fluido para a parte traseira do sensor, que é impresso com dois tipos de tinta especializada. Um desses "bioinks" muda de cor quando em contato com fluido de uma certa faixa de pH, indicando que a comida está estragada; o outro muda de cor quando detecta bactérias contaminantes, como a E. coli patogênica.

p Os pesquisadores conectaram o sensor a um filé de peixe cru que injetaram com uma solução contaminada com E. coli. Depois de menos de um dia, eles descobriram que a parte do sensor que foi impressa com o bioink com detecção de bactérias mudou de azul para vermelho - um sinal claro de que o peixe estava contaminado. Depois de mais algumas horas, o bioink sensível ao pH também mudou de cor, sinalizando que o peixe também havia estragado.

p Os resultados, publicado hoje no jornal Materiais Funcionais Avançados , são um primeiro passo para o desenvolvimento de um novo sensor colorimétrico que pode detectar sinais de deterioração e contaminação de alimentos.

p Esses sensores inteligentes de alimentos podem ajudar a evitar surtos, como a recente contaminação por salmonela em cebolas e pêssegos. Eles também podem evitar que os consumidores joguem fora alimentos que podem ter passado da data de validade impressa, mas na verdade ainda é consumível.

p "Muitos alimentos são desperdiçados por falta de rotulagem adequada, e estamos jogando comida fora, mesmo sem saber se está estragada ou não, "diz Benedetto Marelli, o Professor Assistente de Desenvolvimento de Carreira Paul M. Cook no Departamento de Engenharia Civil e Ambiental do MIT. "As pessoas também desperdiçam muita comida após os surtos, porque eles não têm certeza se o alimento está realmente contaminado ou não. Uma tecnologia como essa daria confiança ao usuário final para não desperdiçar alimentos. "

p Os co-autores de Marelli no artigo são Doyoon Kim, Yunteng Cao, Dhanushkodi Mariappan, Michael S. Bono Jr., e A. John Hart.

p Seda e impressão

p O novo sensor de alimentos é o produto de uma colaboração entre a Marelli, cujo laboratório aproveita as propriedades da seda para desenvolver novas tecnologias, e Hart, cujo grupo desenvolve novos processos de fabricação.

p Hart desenvolveu recentemente uma técnica de floxografia de alta resolução, perceber padrões microscópicos que podem habilitar eletrônicos e sensores impressos de baixo custo. Enquanto isso, A Marelli desenvolveu um carimbo de microagulha à base de seda que penetra e fornece nutrientes às plantas. Em conversação, os pesquisadores se perguntaram se suas tecnologias poderiam ser combinadas para produzir um sensor de alimentos impresso que monitora a segurança alimentar.

p "Avaliar a saúde dos alimentos apenas medindo sua superfície muitas vezes não é bom o suficiente. Em algum ponto, Benedetto mencionou o trabalho com microagulhas de seu grupo com plantas, e percebemos que poderíamos combinar nossa experiência para fazer um sensor mais eficaz, "Hart lembra.

p A equipe procurou criar um sensor que pudesse perfurar a superfície de muitos tipos de alimentos. O design que eles criaram consistia em uma série de microagulhas feitas de seda.

p "A seda é completamente comestível, não tóxico, e pode ser usado como ingrediente alimentar, e é mecanicamente robusto o suficiente para penetrar em um grande espectro de tipos de tecido, como carne, pêssegos, e alface, "Marelli diz.

p Uma detecção mais profunda

p Para fazer o novo sensor, Kim primeiro fez uma solução de fibroína de seda, uma proteína extraída de casulos de mariposa, e despejou a solução em um molde de microagulha de silicone. Após a secagem, ele retirou a matriz resultante de microagulhas, cada um medindo cerca de 1,6 milímetros de comprimento e 600 mícrons de largura - cerca de um terço do diâmetro de um fio de espaguete.

p A equipe desenvolveu então soluções para dois tipos de bioink - polímeros imprimíveis com mudança de cor que podem ser misturados com outros ingredientes de detecção. Nesse caso, os pesquisadores misturaram em um bioink um anticorpo que é sensível a uma molécula de E. coli. Quando o anticorpo entra em contato com aquela molécula, ele muda de forma e empurra fisicamente o polímero circundante, o que, por sua vez, muda a maneira como o bioink absorve a luz. Desta maneira, o bioink pode mudar de cor ao detectar bactérias contaminantes.

p Os pesquisadores fizeram um bioink contendo anticorpos sensíveis a E. coli, e um segundo bioink sensível aos níveis de pH que estão associados à deterioração. Eles imprimiram o bioink com detecção de bactérias na superfície da matriz de microagulhas, no padrão da letra "E, "ao lado do qual eles imprimiram o bioink sensível ao pH, como um "C" Ambas as letras apareceram inicialmente na cor azul.

p Kim então incorporou poros dentro de cada microagulha para aumentar a capacidade da matriz de extrair fluido por meio de ação capilar. Para testar o novo sensor, ele comprou vários filés de peixe cru de uma mercearia local e injetou em cada filé um fluido contendo E. coli, Salmonella, ou o fluido sem quaisquer contaminantes. Ele colocou um sensor em cada filé. Então, ele esperou.

p Após cerca de 16 horas, a equipe observou que o "E" passou de azul para vermelho, apenas no filé contaminado com E. coli, indicando que o sensor detectou com precisão os antígenos bacterianos. Depois de mais algumas horas, tanto o "C" quanto o "E" em todas as amostras ficaram vermelhos, indicando que todo filé havia estragado.

p Os pesquisadores também descobriram que seu novo sensor indica contaminação e deterioração mais rápido do que os sensores existentes que detectam apenas patógenos na superfície dos alimentos.

p "Existem muitas cavidades e buracos nos alimentos onde os patógenos estão incorporados, e os sensores de superfície não podem detectá-los, "Kim diz." Portanto, temos que conectar um pouco mais fundo para melhorar a confiabilidade da detecção. Usando esta técnica de perfuração, também não precisamos abrir um pacote para inspecionar a qualidade dos alimentos. "

p A equipe está procurando maneiras de acelerar a absorção de fluido pelas microagulhas, bem como a detecção de contaminantes pelos bioinks. Assim que o design for otimizado, eles imaginam que o sensor pode ser usado em vários estágios ao longo da cadeia de abastecimento, de operadores em plantas de processamento, quem pode usar os sensores para monitorar produtos antes de serem despachados, aos consumidores que podem optar por aplicar os sensores em certos alimentos para garantir que são seguros para comer.