Sensor usa ferrão de abelha para detectar bactérias em alimentos e bebidas

Uma molécula obtida do ferrão de abelhas deu origem a um biossensor que promete detectar bactérias em alimentos e bebidas de forma mais rápida e com menor custo do que os métodos tradicionais.

O dispositivo foi desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP), da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) e da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

“O biossensor é capaz de detectar bactérias em uma amostra muito pequena de alimento ou bebida, com alta sensibilidade e tempo que varia entre 10 e 25 minutos”, disse Osvaldo Novais de Oliveira Junior, professor do IFSC-USP e coordenador do projeto.

Pelos métodos tradicionais é preciso analisar todo o volume ou massa, acompanhar o crescimento das bactérias e proceder à contagem das unidades que formam a colônia. “Esse processo pode levar entre 24 e 72 horas”, disse.

Resultado do projeto de pós-doutorado de Deivy Wilson Masso no IFSC-USP, com Bolsa da FAPESP, o aparelho foi descrito em um artigo publicado na revista Talanta.

O dispositivo consiste em um filme com eletrodos de prata – um material condutor de eletricidade – e partículas magnéticas em escala nanométrica (bilionésima parte do metro), recobertas com melitina. Esse peptídeo, extraído do ferrão de abelhas, interage especificamente com bactérias.

Ao ser introduzido em uma amostra de água, por exemplo, as nanopartículas magnéticas recobertas com a melitina atraem e capturam as bactérias. Ao empregar um ímã os microrganismos ficam concentrados nas nanopartículas, que são depois depositadas nos eletrodos de prata.

A interação entre as bactérias e as nanopartículas magnéticas recobertas com melitina depositadas nos eletrodos gera um sinal elétrico. A intensidade do sinal permite quantificar a colônia e identificar que tipos de microrganismos estão presentes na amostra analisada.

No caso de alimentos sólidos, basta uma pequena amostra triturada, homogeneizada e filtrada para realizar o procedimento, explicou Oliveira Junior. “O dispositivo é capaz de detectar uma quantidade muito pequena de bactérias na amostra, de uma unidade formadora de colônia por mililitro”, disse o pesquisador durante o Simpósio de Pesquisa e Inovação em Materiais Funcionais. O evento, promovido pelo Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), foi realizado nos dias 23 e 24 de maio na UFSCar.

Essa alta sensibilidade do biossensor permite detectar uma colônia de bactérias espalhada em um alimento ou bebida em um volume menor de amostra para análise.

Uso em hospitais

Os pesquisadores avaliaram o desempenho do biossensor para detectar as bactérias Escherichia coli (E. coli), Staphylococcus aureus (S. aureus) e Salmonella typhimurium (S. typhi) em amostras de água potável e de suco de maçã.

Os resultados dos testes indicaram que o dispositivo foi capaz de detectar a concentração de E. coli em 1 unidade formadora de colônia (UFC/ml) na água potável e em 3,5 UFC/ml no suco de maçã em apenas 25 minutos.

“O biossensor pode permitir fazer uma triagem rápida e de baixo custo para controlar a qualidade de alimentos e bebidas em supermercados, restaurantes ou nas indústrias”, disse Oliveira Junior.

De acordo com o pesquisador, a tecnologia do biossensor está em fase de patenteamento e os materiais são de baixo custo. “Não precisaremos importar nenhum dos itens do biossensor, cujo custo final será de apenas cerca de R$ 0,30”, disse.

A ideia dos pesquisadores é que, por meio de algumas adaptações, o dispositivo também possa ser usado para detectar contaminações em ambientes hospitalares, como enfermarias e salas de cirurgia, e em instrumentos e equipamentos usados nesses locais.

O artigo Electrical detection of pathogenic bacteria in food samples using information visualization methods with a sensor based on magnetic nanoparticles functionalized with antimicrobial peptides (DOI: 10.1016/j.talanta.2018.10.089), de Deivy Wilson, Elsa M. Materón, Gisela Ibáñez-Redín, Ronaldo C. Faria, Daniel S. Correa e Osvaldo N. Oliveira Jr., pode ser lido por assinantes da revista Talanta em www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039914018311342?via%3Dihub.