Cientistas da Universidade de São Paulo desenvolveram sensores biodegradáveis capazes de monitorar a saúde de plantas diretamente em folhas, caules, cascas e outros órgãos vegetais. Os dispositivos, miniaturizados e flexíveis, são produzidos com tinta de carbono impressa por serigrafia sobre bioplásticos transparentes, permitindo medições rápidas e não destrutivas de temperatura, umidade, desidratação, biomarcadores, doenças, níveis de nutrientes e presença de pesticidas.
O avanço está na combinação entre desempenho analítico e menor impacto material. Enquanto boa parte dos sensores vestíveis disponíveis utiliza polímeros derivados do petróleo e enfrenta limitações de aderência em superfícies curvas ou irregulares, a solução criada na USP emprega acetato de celulose, material de origem vegetal que pode ser obtido a partir de diferentes resíduos agrícolas. Segundo os pesquisadores, ele é flexível, leve, atóxico, acessível, biodegradável e capaz de se ajustar ao formato da superfície onde é aplicado.
Cada dispositivo reúne duas unidades sensoriais que operam com técnicas analíticas distintas para identificar, em uma mesma avaliação, três classes de pesticidas: diquat, carbendazim e difenilamina. O custo informado por unidade é de US$ 0,077, ponto relevante porque os sensores são de uso único. Considerando o funcionamento sequencial das duas unidades na mesma amostra, o tempo total de aferição é de 3 minutos e 28 segundos.
A leitura ocorre diretamente na superfície da planta ou alimento, mas exige uma gota de solução aquosa para garantir condutividade na interface com o eletrodo. Na prática, a gota pode ser posicionada em regiões onde o líquido se acumula com facilidade, como o centro de folhas, o pedúnculo de tomates e maçãs ou os sulcos laterais de pimentões. Em seguida, o sensor é fixado sobre essa área e conectado à etapa de medição.
A plataforma é integrada a um potenciostato portátil sem fio, equipamento que controla a voltagem e mede a corrente elétrica para detectar e quantificar substâncias químicas. Os resultados são exibidos em tempo real em um celular por meio de comunicação bluetooth, o que desloca parte da análise para o campo e reduz a dependência de procedimentos centralizados. Para a engenharia aplicada à agricultura, o ganho está na possibilidade de transformar dados químicos de superfície em decisões operacionais mais rápidas.
Nos testes com alimentos, os pesquisadores simularam uma situação de uso agrícola: uma solução de pesticida foi borrifada sobre cascas de maçãs e pimentões na concentração de 1.000 micrômetros, seguida de secagem por cinco horas. Depois, as análises foram realizadas in loco, com o sensor fixado na casca e a adição de uma gota de 500 microlitros de solução tampão fosfato, usada para estabilizar o ambiente de funcionamento do dispositivo.
A equipe já havia desenvolvido, em 2022, uma luva com sensores nas pontas dos dedos para finalidade semelhante. O novo sensor vestível se diferencia por ser aplicado diretamente na amostra, sem necessidade de manipulação por luva, e por ser totalmente biodegradável. Os pesquisadores também indicam que, sob condições específicas de queima, sensores usados podem gerar novamente a tinta de carbono para a fabricação de novos dispositivos, reforçando uma rota de reaproveitamento material.
A tecnologia ainda foi testada em amostras de saliva humana e água da torneira adicionadas de pesticidas, com o objetivo de prever níveis de resíduos, e pode ser adaptada para mensurar componentes presentes em urina e suor. A inspiração para levar sensores vestíveis ao ambiente agrícola veio de um estágio no Centro de Sensores Vestíveis da Universidade da Califórnia em San Diego, onde aplicações semelhantes são voltadas ao monitoramento humano. Os pedidos de patente da luva e do sensor vestível já foram depositados no Instituto Nacional da Propriedade Industrial.
Fonte: Sensores biodegradáveis acoplados em plantas detectam pesticidas em três minutos
