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Pesquisadores da UFRGS desenvolvem sensor de glicose nanoestruturado que é destacado pela editora Elsevier e na televisão.

sexta-feira, 26 de maio de 2017 16:32

Imagem MET de uma nanocoluna de ZnO e, à direita, imagem MEV da lateral do filme nanoestruturado de ZnO.

Imagem MET de uma nanocoluna de ZnO e, à direita, imagem MEV da lateral do filme nanoestruturado de ZnO.

No Brasil, a diabetes, doença que se manifesta através de uma taxa de glicose no sangue permanentemente elevada, é sofrida por mais de 16 milhões de adultos - ou seja, mais de 8% dessa população - e provoca a morte de cerca de 72 mil pessoas por ano. Para trata-la, é imprescindível monitorar o nível de glicose no sangue do paciente, e para isso existem diversos dispositivos. Os mais recentemente lançados oferecem monitoramento permanente da glicose, 24 horas por dia.

Uma equipe de pesquisadores dos institutos de Física e Química da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) desenvolveu um dispositivo que mede glicose com sensibilidade e velocidade equivalentes às dos sensores que são atualmente comercializados. Feito de materiais compatíveis com tecidos vivos, o sensor tem potencial para ser implantado no corpo de pacientes diabéticos para que possam monitorar seus níveis de glicose em sangue de forma contínua.

O sensor foi apresentado pelos pesquisadores em artigo recentemente publicado no periódico científico Applied Surface Science, da editora Elsevier. O artigo recebeu destaque da revista mediante uma matéria de divulgação científica, escrita em inglês, publicada na seção "Highlighted articles" do periódico. A matéria também foi publicada no site Materials Today, dedicado a novidades da pesquisa em materiais no mundo. 

O dispositivo também foi objeto de divulgação na televisão, por meio de uma matéria veiculada no "Jornal da Band" de 3 de junho.

O sensor gaúcho é composto por uma lâmina de aço inoxidável e um filme nanoestruturado, formado por nanocolunas de óxido de zinco (de cerca de 80 nm de diâmetro e 1 micrometro de comprimento), perpendiculares à base e cobertas por uma enzima chamada glicose oxidase.

Essa enzima é a responsável por desencadear e catalisar uma série de reações redox, que consistem na transferência de elétrons entre as moléculas. No final das reações, é gerado um sinal elétrico proporcional à concentração de glicose do meio em que o sensor está inserido. O óxido de zinco, além de ser um material semicondutor capaz de transmitir os sinais elétricos, permite a adesão das moléculas de glicose oxidase à sua superfície. Finalmente, o aço inox, material resistente e estável, além de conduzir os sinais elétricos por ser um metal, funcionou como um substrato estável para se depositar o óxido de zinco.

O sensor foi desenvolvido no Laboratório de Espectroscopia de Elétrons da UFRGS ao longo das pesquisas de mestrado e doutorado de Adriana Rodrigues, que teve, em ambos os trabalhos, orientação do professor Jonder Morais, do Instituto de Física da UFRGS, e co-orientação da professora Maria do Carmo Martins Alves, do Instituto de Química dessa universidade. "A pesquisa se originou com o pedido da aluna, que, ao se apresentar e explicar sua formação prévia em Ciências Biológicas e Física, me contou seu desejo de realizar um trabalho que envolvesse as duas áreas", relata o professor Morais, que é pesquisador da seção UFRGS do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies e autor correspondente do artigo. "Como já trabalhávamos no nosso grupo com crescimento de nanoestruturas de óxido de zinco, aceitamos o desafio e encontramos uma forma de usá-las como um biossensor", completa.

Inicialmente, a equipe testou vários procedimentos de produção de óxido de zinco de forma a controlar sua morfologia, e escolheu a chamada "deposição por banho químico", um processo simples e barato. Outro desafio superado foi a imobilização das enzimas na superfície das nanocolunas de óxido de zinco. A partir de medidas realizadas no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, os cientistas conseguiram compreender melhor os fenômenos envolvidos na adesão da enzima ao óxido de zinco.

Durante a fase de testes do sensor, a equipe contou com a colaboração da professora Jacqueline Arguello, também do Instituto de Química da UFRGS.

De acordo com o professor Jonder Morais, seria possível obter um protótipo apropriado para o uso depois de 3 a 5 anos de pesquisa adicionais, com recursos apropriados. "A utilização do sensor desenvolvido está limitada pela nossa capacidade de miniaturização do mesmo, sem que ocorra perda na sua capacidade de detecção", diz ele.

O trabalho foi realizado com financiamento do CNPq e da CAPES.

Artigo científico: Rodrigues, A., et al. "Development and surface characterization of a glucose biosensor based on a nanocolumnar ZnO film," Applied Surface Science (2017). Disponível em http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433217300521 (acesso aberto)

Fonte: Gerência de comunicação do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies

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Palavras-chave: aço inox, adriana rodrigues, catálise, diabetes, eletrodo, engenharia de superfícies, glicose oxidase, Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, jonder morais, nanocolunas de óxido de zinco, sensor de glicose, UFRGS

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