Químicos lituanos desenvolveram sensores de oxigénio que podem ser aplicados desde a embalagem de alimentos até ao diagnóstico do cancro
Sensibilidade recorde
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Investigadores da Universidade de Tecnologia de Kaunas (KTU), na Lituânia, desenvolveram novos compostos orgânicos que funcionam como sensores de oxigénio altamente sensíveis. Estes sensores podem detetar com precisão mesmo as mais pequenas quantidades de oxigénio no ambiente - informação crucial em situações em que a concentração de oxigénio pode determinar o sucesso de um processo ou mesmo a vida de uma pessoa.
Dr. Matas Gužauskas.
KTU
Os sensores podem ser aplicados na medicina, por exemplo, no diagnóstico de hipoxia tumoral - uma condição em que quase não existe oxigénio à volta de um tumor -, na indústria alimentar - para verificar se a embalagem perdeu o seu selo - e na biotecnologia - para monitorizar com precisão os processos de cultivo celular. Além disso, o seu desempenho pode ser observado a olho nu, enquanto a sua sensibilidade recorde garante uma deteção rápida e fiável.
Não são utilizados compostos tóxicos
"Desenvolvemos dois novos materiais que funcionam como sensores de oxigénio altamente sensíveis. A sua luminescência depende da presença de oxigénio no ambiente - sem ele, a luz não só se intensifica como também muda de cor, passando de azul para verde. Esta mudança pode ser observada a olho nu, permitindo a deteção de oxigénio sem equipamento complexo", afirma um dos autores da inovação, o Dr. Matas Gužauskas.
Os compostos desenvolvidos na KTU funcionam através da fosforescência - um tipo de brilho que ocorre à temperatura ambiente. Esta é uma propriedade rara e muito valiosa para os compostos orgânicos, uma vez que a maioria deles brilha apenas a temperaturas muito baixas.
A fosforescência surge quando uma molécula é excitada e entra num estado energético especial chamado estado tripleto. A partir deste estado, a luz é emitida durante mais tempo do que na fluorescência normal. Esta emissão de longa duração é extremamente sensível ao oxigénio: quando as moléculas de oxigénio encontram uma molécula excitada, captam a sua energia e suprimem o brilho.
Tradicionalmente, são utilizados complexos de metais pesados, como o irídio ou a platina, para obter a fosforescência. "Estes metais são muito caros, o que aumenta consideravelmente o custo do produto final. Além disso, os seus derivados são frequentemente tóxicos e prejudiciais para o ambiente. Por estas razões, a sua utilização é particularmente problemática em biologia, medicina ou indústria alimentar, onde a segurança é a maior prioridade", explica Gužauskas, investigador da Faculdade de Tecnologia Química (CTF) da KTU.
Uma alternativa, descoberta pelos cientistas da KTU, é feita de derivados de tiantreno. Trata-se de moléculas orgânicas que contêm dois átomos de enxofre na sua estrutura e que têm uma estrutura única, dobrada e não plana. "São precisamente os átomos de enxofre e a estrutura específica da molécula que lhe permitem emitir luz durante muito tempo", acrescenta o Dr. Gužauskas.
Sensibilidade recorde
Os compostos desenvolvidos apresentam uma sensibilidade recorde, como demonstrado pela constante de Stern-Volmer. Para um dos compostos, esta constante está entre as mais elevadas alguma vez registadas para sensores orgânicos sem metais, permitindo a deteção fiável e rápida mesmo das mais pequenas quantidades de oxigénio.
Esta sensibilidade excecional abre uma vasta gama de aplicações. "Vemos um potencial especial na medicina e estamos ansiosos por encontrar parceiros que nos possam ajudar a avaliar a compatibilidade biológica dos materiais e explorar a sua utilização na investigação de células ou tecidos", afirma Gužauskas.
Os compostos podem ser utilizados em sensores biomédicos e ferramentas de bioimagem para monitorizar células, tecidos ou processos metabólicos em tempo real. Também são adequados para dispositivos de monitorização ambiental que medem os níveis de oxigénio na água ou no ar, bem como para embalagens inteligentes nas indústrias alimentar e farmacêutica, onde poderiam testar a integridade de um produto.
Além disso, os materiais podem ser adaptados para utilização em tintas de segurança, cuja autenticidade só pode ser verificada em condições específicas, e em vários dispositivos optoelectrónicos.
De acordo com o investigador, a síntese destes compostos é relativamente simples: baseia-se em reacções químicas bem estabelecidas, o que significa que, uma vez optimizadas as condições, a produção pode ser aumentada para uma aplicação mais vasta.
A investigação, realizada no âmbito do projeto do Centro de Excelência em Ciências Físicas e Tecnológicas (TiFEC), envolveu o trabalho do Dr. Rasa Keruckienė e do estudante de doutoramento da KTU, Lukas Dvilys. De acordo com os investigadores, o projeto não abre um campo totalmente novo, mas estabelece um novo padrão dentro da área existente. M. Gužauskas está convencido de que as descobertas podem lançar as bases para grandes avanços científicos.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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