Sensor de fibra óptica mede fluxo de oxigênio em tempo real

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/02/2010

Baseado em fibras ópticas, o optrodo - um eletrodo óptico - deverá ter uma enorme gama de aplicações, que vão da agricultura ao desempenho de quimioterápicos utilizados contra o câncer.
[Imagem: Chatni/Porterfield/RSC]

Engenheiros da Universidade Purdue, nos Estados Unidos, criaram um novo sensor que é capaz de medir, em tempo real, a quantidade de oxigênio presente em um fluxo de ar, que tanto pode ser o ar que respiramos quanto o oxigênio que flui pelas raízes de uma planta.

Baseado em fibras ópticas, o novo sensor deverá ter uma enorme gama de aplicações, que vão da agricultura ao desempenho de quimioterápicos utilizados contra o câncer.

Os pesquisadores chamaram o novo sensor multiuso de optrodo, um eletrodo óptico.

Medição sem interferência

O optrodo é não-invasivo, pode fornecer dados em tempo real e mantém a calibração por toda a sua vida útil.

Mas, ainda mais importante para funções extremamente sensíveis, ele não consome o oxigênio que está medindo, como acontece com os sensores atuais, o que acaba por interferir com o processo que está sendo estudado.

"Ele é muito sensível em termos das amostras biológicas que podemos monitorar", afirma Marshall Porterfield, que desenvolveu o sensor em colaboração com Mohammad Rameez Chatni. "Nós não medimos apenas a concentração de oxigênio, nós medimos o fluxo. Isso é que é importante para os biólogos."

Quimioterapia e plantas geneticamente modificadas

Chatni acrescenta que o optrodo poderá ser usado em pesquisas de diversas áreas, sendo capaz de monitorar células tumorais, ovas de peixe, material da medula espinhal e raízes de plantas, apenas para citar as que lhe ocorrem de imediato.

As células cancerosas, por exemplo, consomem oxigênio em taxas mais elevadas do que as células saudáveis. Ao ser capaz de medir como um medicamento usado em quimioterapia afeta o consumo de oxigênio nos dois tipos de células, um pesquisador poderá verificar se uma nova droga está funcionando e se ela é capaz de matar as células doentes e manter intactas as células saudáveis.

Já os biólogos poderão utilizar o novo sensor para medir o consumo de oxigênio das raízes de plantas geneticamente modificadas para determinar sua capacidade de sobreviver em diferentes tipos de solo.

"Esta ferramenta poderá ter aplicações em ciências biomédicas, agricultura, ciência dos materiais. Ela será útil em todas as disciplinas", afirma Chatni.

Optrodo, um sensor de fluxo

O optrodo é criado aquecendo-se uma fibra óptica e esticando-a para formar duas pontas afiladas, com cerca de 15 micrômetros de diâmetro. A seguir, as pontas são revestidas com uma membrana contendo um corante fluorescente.

O oxigênio liga-se ao corante fluorescente. Quando uma luz azul é transmitida através da fibra óptica, o corante responde com a emissão de luz vermelha. Uma complexa análise da composição dessa luz vermelha revela a concentração de oxigênio presente na ponta do sensor.

Para medir um fluxo de oxigênio, as duas pontas do optrodo são postas em dois pontos diferentes, uma um pouco acima da superfície da amostra e a outra a uma curta distância. Com base na diferença nas concentrações de oxigênio, torna-se possível calcular a quantidade do gás que está sendo absorvida pela amostra que está sendo observada.

"É o consumo, ou o transporte de oxigênio, que é importante entender," afirma Porterfield. "Apenas a concentração de oxigênio no interior ou em torno de uma amostra não necessariamente se correlaciona com os processos biológicos que estão acontecendo."

Os pesquisadores agora querem aprimorar o optrodo para que ele seja capaz de medir outros elementos, como o sódio e o potássio.

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