p Na natureza, os cheiros emitidos pelas plantas atraem animais como os insetos. Contudo, aromas também são usados ​​na indústria, por exemplo, na produção de perfumes e aromas. A fim de alcançar um confiável, rápido, e discriminação objetiva de aromas de menta em particular, pesquisadores do KIT (Karlsruhe Institute of Technology) embarcaram em uma colaboração interdisciplinar e desenvolveram um nariz eletrônico com olfato artificial. Este nariz eletrônico atinge alta precisão no reconhecimento de diferentes espécies de hortelã, o que o torna uma ferramenta adequada para aplicações que vão do controle de qualidade farmacêutica ao monitoramento do óleo de menta como um bioherbicida ambientalmente correto. p "Até aqui, os cientistas foram capazes de identificar cerca de 100, 000 diferentes compostos biológicos através dos quais as plantas vizinhas interagem umas com as outras ou controlam outros organismos, como insetos, "diz o professor Peter Nick do Botanical Institute of KIT." Esses compostos são muito semelhantes em plantas do mesmo gênero. "Um exemplo clássico do mundo das plantas é a hortelã, onde as diferentes variedades produzem com aromas muito específicos da espécie. Controle de qualidade industrial do óleo de menta, em particular, está sujeito a regulamentos legais estritos, a fim de evitar a adulteração, é demorado, e requer muita experiência, o cientista explica. Um novo "nariz eletrônico" equipado com sensores feitos de materiais combinados apoiará esse processo. Pesquisadores do Instituto de Botânica, o Instituto de Interfaces Funcionais (IFG), o Instituto de Tecnologia de Microestrutura (IMT), e o Light Technology Institute (LTI) do KIT, em conjunto, desenvolveram e testaram esses sensores com seis espécies diferentes de hortelã.

p Nariz eletrônico baseado em um modelo biológico

p No desenvolvimento do E-nariz, toda a equipe de pesquisa foi guiada, na medida do possível, pelo modelo biológico:As células olfativas, que em humanos transmitem informações ao cérebro por meio de pulsos elétricos, são substituídos por doze sensores especiais QCM (Quartz Crystal Microbalance). Esses sensores consistem em dois eletrodos equipados com um cristal de quartzo. Entre outros, tais componentes também podem ser encontrados em telefones celulares, pois garantem frequências de telefonia móvel de alta precisão a baixo custo. "Os aromas de menta são depositados na superfície dos sensores. Isso muda sua frequência de ressonância e obtemos uma reação ao respectivo perfume, "explica o professor Christof Wöll, do IFG. Os aromas consistem em moléculas orgânicas em diferentes composições. Para permitir que os novos sensores absorvam essas moléculas, os pesquisadores do IFG usaram doze materiais de sensores específicos, incluindo as estruturas metal-orgânicas (MOFs) desenvolvidas no IFG. "Esses materiais são altamente porosos e particularmente adequados para aplicações de sensores porque podem absorver muitas moléculas como uma esponja, "Wöll diz." Ao combinar os sensores com os diferentes materiais, criamos o que pode ser chamado de rede neural. "

p Usando o aprendizado de máquina para treinar o E-nose com seis espécies de hortelã

p Os cientistas testaram o nariz eletrônico com seis espécies diferentes de hortelã - incluindo a clássica hortelã-pimenta, Horsemint e catnip. "Usamos diferentes métodos de aprendizado de máquina para treinar os sensores para que eles possam criar a impressão digital do respectivo perfume a partir dos dados coletados e, assim, distinguir os cheiros, "Wöll diz. Depois de cada amostra de perfume, o nariz E é lavado com dióxido de carbono (CO ₂ ) por cerca de meia hora para permitir que os sensores se regenerem.

p Os resultados obtidos pela equipe de pesquisa interdisciplinar mostraram que o nariz eletrônico com seus sensores QCM pode atribuir aromas de menta com alta especificidade a uma determinada espécie. Além disso, é fácil de usar, de confiança, e alternativa econômica para métodos convencionais, como espectrometria de massa, o cientista afirma ainda. O desenvolvimento futuro se concentrará em sensores que se regeneram mais rapidamente para pegar cheiros novamente. Os pesquisadores do IFG continuarão a se concentrar nos materiais do MOF, a fim de adaptá-los para outras aplicações, como percepção olfativa artificial para diagnósticos médicos.