Biossensores economizam tempo e mão-de-obra na detecção de pesticidas

Leonardo Zanon - Agência USP - 06/11/2007

Ultramicroeletrodos

Um dos efeitos causados por vários tipos de agrotóxicos, quando em contato com plantas, insetos ou animais, é a inibição de certas enzimas essenciais ao bom funcionamento desses organismos. Como as enzimas possuem funções muito específicas e, por serem sensíveis à ação dos agrotóxicos, elas estão sendo utilizadas por pesquisadores do Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da USP no desenvolvimento de novos sensores que detectam pesticidas em alimentos e materiais diversos.

O professor Sergio Antonio Spinola Machado, que pesquisa e orienta trabalhos científicos nesta área, trabalha há cerca de quatro anos com ultramicroeletrodos (minúsculos sistemas eletroquímicos que permitem a circulação de correntes elétricas) modificados com enzimas extraídas de peixes e insetos. Estes eletrodos modificados com enzimas são denominados biossensores.

Associados a estas enzimas, os ultramicroeletrodos podem detectar com precisão, e em poucos minutos, a presença e a quantidade de pesticida em amostras difíceis de serem analisadas, como águas de rios, amostras de solos e de alimentos.

Para chegar aos mesmos resultados por meio de técnicas tradicionais, seriam necessários dias de trabalho e uma equipe altamente especializada, tornando o processo caro. "Num quadro de poluição de um rio, em uma semana o cenário muda completamente, daí a necessidade da rapidez", explica o professor.

Enzimas

As enzimas catalisam somente as reações de seus substratos, ou seja, elas aceleram reações químicas apenas da substância a que se destinam. Nos experimentos está sendo utilizada a acetilcolinesterase, enzima fundamental no sistema nervoso.

Ela é responsável por acelerar o processo de transformação da acetilcolina, um neurotransmissor, em acetato e colina. A atuação da enzima permite que a comunicação entre os neurônios (sinapse) seja realizada repetidas vezes, sem que o sistema fique saturado.

Biossensor detecta pesticida

Quando biossensores montados com acetilcolinesterase entram em contato com a acetilcolina, a reação química que forma o produto (colina), gera também corrente elétrica, possível de ser medida por intermédio dos ultramicroeletrodos do biossensor. A corrente é diretamente proporcional à capacidade de atuação da enzima, ou seja, à quantidade de colina formada. Esta é a base do método eletroanalítico para a determinação de pesticidas com o biossensor.

Após uma medição para verificar a corrente normal gerada por essa reação, o biossensor entrará em contato com o material (matriz) contaminado com o pesticida de interesse. Este contato provoca a inibição da ação da enzima pelo pesticida presente. Após o contato, o biossensor volta a ser colocado em uma solução-tampão contendo a acetilcolina.

Como a acetilcolinesterase é sensível a agrotóxicos dos tipos organofosforados e carbomatos, sua capacidade de catalisar a reação e gerar corrente elétrica diminui. É a diferença entre a corrente captada pelos eletrodos, antes e depois do contato com o material analisado, que dará o nível de contaminação.

Durabilidade dos sensores

As pesquisas atuais tentam a aumentar a robustez dos testes de pesticidas com biossensores. As enzimas são materiais caros e estes biossensores ainda não resistem por muito tempo, o que inviabiliza a comercialização. Atualmente, outros tipos de biossensores, como os de exame de glicose no sangue, baseados na enzima glicose oxidase, constituem um mercado que movimenta milhões de dólares.

Nos testes realizados pelos pesquisadores do IQSC, com biossensores de acetilcolinesterase, uma amostra de alimento, adquirida em um supermercado, apresentou contaminação real por agrotóxico (nos testes dos biossensores, as amostras eram "contaminadas" no próprio laboratório).

Contaminação em alimentos

A amostra com folhas de couve apresentou a anormalidade: "para impedir que as larvas comam as folhas, são utilizados inseticidas específicos, como o metomil. Se a aplicação for logo antes da colheita, e as folhas não forem bem lavadas, isto pode acontecer".

O professor afirma que atualmente há uma maior preocupação quanto aos resíduos que os agrotóxicos podem deixar. "Estes pesticidas organofosforados são projetados para se degradarem no ambiente. Muitos se dissociam sob a ação da luz solar".

Tal preocupação não existia quando, na década de 1940 começou a ser utilizado o BHC, pesticida organoclorado tão estável que, mesmo com seu uso proibido há anos, ainda são encontrados resíduos deste veneno em qualquer lugar do planeta, inclusive nos pólos.

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