O nariz de um organismo vivo é essencialmente um detector de moléculas biológicas que envia sinais neurológicos ao cérebro, que então decodifica um cheiro específico. Nariz humano, com seis milhões de receptores olfativos, pode distinguir mais de um trilhão de aromas, enquanto alguns narizes caninos possuem até 300 milhões de receptores, que proporcionam maior sensibilidade em partes por trilhão.

“Nariz eletrônico” são dispositivos eletrônicos que podem “cheirar” e identificar odores e sabores vaporizados. Normalmente conectados a uma quantidade significativa de equipamentos de laboratório, esses narizes sintéticos não são facilmente portáteis, motivando os pesquisadores a desenvolver novos sensores transportáveis ​​que possam identificar uma ampla gama de produtos químicos.

Pesquisadores da Escola de Engenharia Swanson da Universidade de Pittsburgh ampliaram esse potencial ao projetar um sistema de pequena escala que forma padrões tridimensionais, que servem como "impressões digitais" químicas que permitem a identificação de produtos químicos em soluções. A investigadora principal é Anna C. Balazs, Distinta Professora de Engenharia Química, com o autor principal e pós-doutorado Moslem Moradi, e o pós-doutorado Oleg E. Shklyaev. O trabalho aparece em Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Os catalisadores são altamente seletivos; apenas certos reagentes podem desencadear uma reação catalítica específica. Devido a essa seletividade, os catalisadores em uma solução podem revelar as identidades dos reagentes. Se os reagentes corretos forem adicionados ao fluido, a reação resultante gera o espontâneo fluxo do fluido; o fluxo, por sua vez, pode dobrar e moldar objetos flexíveis imersos na solução", explicou Balazs.

"Se os postes flexíveis forem amarrados à base de uma câmara cheia de fluido e revestidos com enzimas específicas, os reagentes adicionados forçarão os postes a dobrarem-se em direções diferentes e a formar padrões visuais distintos.

"O que é surpreendente é que cada reagente, ou combinação de reagentes, produz um padrão separado. Na verdade, os produtos químicos deixam uma 'impressão digital' distinta, que nos permite identificar a composição química da solução."

Na simulação, Moradi construiu uma câmara de quatro milímetros quadrados e um milímetro de altura, com 81 postes flexíveis. Apenas alguns postes em locais específicos foram revestidos com um dos três tipos de enzimas.

"Se examinarmos reações específicas, podemos discernir as formas que elas contribuem para o padrão geral. Conseqüentemente, podemos controlar os padrões e ajustar sua aparência." Moradi disse. "Além disso, se os reagentes forem adicionados um de cada vez, podemos formar um caleidoscópio químico à medida que um padrão se transforma suavemente em outro quando os reagentes anteriores são consumidos pela reação e um novo reagente é adicionado à solução."