p Pesquisadores nos EUA desenvolveram um sensor eletroquímico baseado em grafeno capaz de detectar histaminas (alérgenos) e toxinas em alimentos muito mais rápido do que os testes de laboratório padrão. p A equipe usou impressão a jato de aerossol para criar o sensor. A capacidade de alterar a geometria do padrão sob demanda por meio do controle de software permitiu a prototipagem rápida e a otimização eficiente do layout do sensor.

p Comentando sobre as descobertas, que são publicados hoje no jornal IOP Publishing Materiais 2-D , autor sênior Professor Mark Hersam, da Northwestern University, disse:"Desenvolvemos uma tinta de grafeno imprimível a jato de aerossol para permitir a exploração eficiente de diferentes designs de dispositivos, o que foi fundamental para otimizar a resposta do sensor. "

p Como um método de fabricação aditiva que apenas deposita o material onde é necessário e, portanto, minimiza o desperdício, sensores impressos a jato de aerossol são de baixo custo, simples de fazer, e portátil. Isso poderia permitir seu uso em locais onde o monitoramento contínuo no local de amostras de alimentos é necessário para determinar e manter a qualidade dos produtos, bem como outros aplicativos.

p Professora Carmen Gomes, autora sênior, da Iowa State University, disse:"A impressão a jato de aerossol foi fundamental para o desenvolvimento deste sensor. Os nanomateriais de carbono, como o grafeno, têm propriedades materiais exclusivas, como alta condutividade elétrica, área de superfície, e biocompatibilidade que pode melhorar significativamente o desempenho dos sensores eletroquímicos.

p "Mas, uma vez que os sensores eletroquímicos em campo são normalmente descartáveis, eles precisam de materiais que sejam acessíveis a baixo custo, alto rendimento, e manufatura escalonável. A impressão a jato de aerossol nos deu isso. "

p A equipe criou eletrodos interdigitados de alta resolução (IDEs) em substratos flexíveis, que eles converteram em sensores de histamina ligando covalentemente anticorpos monoclonais a frações de oxigênio criadas na superfície de grafeno por um processo de recozimento térmico de CO2.

p Eles então testaram os sensores em uma solução tampão (PBS) e caldo de peixe, para ver o quão eficazes eles foram na detecção de histaminas.

p Coautor Kshama Parate, da Iowa State University, disse:"Descobrimos que o biossensor de grafeno pode detectar histamina em PBS e caldo de peixe em intervalos toxicologicamente relevantes de 6,25 a 100 partes por milhão (ppm) e 6,25 a 200 ppm, respectivamente, com limites de detecção semelhantes de 2,52 ppm e 3,41 ppm, respectivamente. Os resultados desses sensores são significativos, já que os níveis de histamina acima de 50 ppm em peixes podem causar efeitos adversos à saúde, incluindo reações alérgicas graves, por exemplo, intoxicação alimentar por escombóide.

p "Notavelmente, os sensores também mostraram um tempo de resposta rápido de 33 minutos, sem a necessidade de pré-rotulagem e pré-tratamento da amostra de peixes. Isso é muito mais rápido do que os testes de laboratório equivalentes. "

p Os pesquisadores também descobriram que a sensibilidade do biossensor não foi significativamente afetada pela adsorção não específica de grandes moléculas de proteína comumente encontradas em amostras de alimentos e usadas como agentes bloqueadores.

p Autor sênior Dr. Jonathan Claussen, da Iowa State University, disse:"Este tipo de biossensor pode ser usado em instalações de processamento de alimentos, portos de importação e exportação, e supermercados onde é necessário o monitoramento local contínuo de amostras de alimentos. Este teste no local eliminará a necessidade de enviar amostras de alimentos para testes de laboratório, o que requer etapas adicionais de manuseio, aumenta o tempo e o custo da análise de histamina, e, conseqüentemente, aumenta o risco de doenças transmitidas por alimentos e desperdício de alimentos.

p "Também pode ser usado em outras aplicações de biossensor, onde o monitoramento rápido das moléculas alvo é necessário, como o pré-tratamento da amostra é eliminado usando o protocolo de imunossensor desenvolvido. Além de detectar pequenas moléculas de alérgenos, como histamina, ele pode ser usado para detectar vários alvos, como células e biomarcadores de proteína. Ao trocar o anticorpo imobilizado na plataforma do sensor para um que seja específico para a detecção de espécies biológicas alvo adequadas, o sensor pode ainda atender a aplicações específicas. Exemplos incluem patógenos alimentares (Salmonella spp.), doenças humanas fatais (câncer, HIV) ou doenças animais ou vegetais (gripe aviária, Citrus tristeza). "