Um grupo de pesquisadores do Brasil, em colaboração com instituições dos Estados Unidos, criou uma tecnologia inovadora capaz de identificar, de forma rápida e eficiente, a presença de antibióticos no leite de vaca e de cabra. A chamada “língua eletrônica” consegue detectar concentrações extremamente baixas de três antibióticos específicos — cloxacilina, tetraciclina e estreptomicina — mesmo quando presentes simultaneamente na amostra. Embora ainda esteja em fase de testes laboratoriais, a tecnologia apresenta um método promissor, baseado em sensores constituídos por fibras poliméricas revestidas com MXenes, uma família relativamente nova de materiais bidimensionais com propriedades elétricas e químicas singulares.
Os MXenes, pertencentes ao grupo dos nanomateriais 2D, incluem folhas formadas por camadas de metais de transição, como titânio, nióbio, vanádio ou molibdênio, combinadas com carbono ou nitrogênio. Essas estruturas, que podem ser visualizadas como folhas extremamente finas de alguns átomos de espessura, apresentam alta condutividade elétrica, grande área superficial e possibilidade de funcionalização superficial, o que as torna ideais para sensores químicos de alta sensibilidade. O primeiro MXene a ser estudado, em 2011, foi o carbeto de titânio (Ti₃C₂), cuja estrutura consiste em três camadas de átomos de titânio intercaladas por duas de carbono, formando uma espécie de sanduíche atômico.
O estudo, publicado na revista ACS Omega, contou com uma equipe multidisciplinar envolvendo pesquisadores da Embrapa Instrumentação, das universidades federais de São Carlos (UFSCar) e da Bahia (UFBA), além da Drexel University, nos Estados Unidos. A pesquisa faz parte de uma linha de investigação que explora o potencial dos MXenes na construção de sensores químicos capazes de detectar substâncias específicas de forma rápida e econômica.
Segundo Murilo Facure, professor da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC-USP) e autor principal do estudo, a tecnologia utiliza fibras de náilon revestidas com diferentes tipos de MXenes, o que possibilita a detecção de antibióticos em pequenas quantidades no leite. Essa abordagem permite diferenciar amostras de leite de vaca e de cabra, mesmo quando os antibióticos estão presentes em combinações complexas. A vantagem reside na simplicidade do dispositivo, que é de baixo custo, e na capacidade de detectar múltiplos compostos simultaneamente.
A família dos MXenes é altamente diversificada, pois sua composição química pode variar conforme o metal de transição, o número de camadas e a proporção de carbono ou nitrogênio. Além disso, suas superfícies podem ser funcionalizadas com grupos químicos contendo oxigênio, hidroxila, flúor ou cloro, o que amplia ainda mais suas possibilidades de interação com diferentes substâncias. Essa diversidade química é uma das razões pelas quais os MXenes se destacam na construção de sensores multifuncionais, capazes de responder a diferentes analitos de forma diferenciada.
Para a construção da “língua eletrônica”, os pesquisadores optaram por substituir os tradicionais eletrodos de ouro por fibras de náilon revestidas com folhas de MXenes, um procedimento mais simples e de menor custo. Essas fibras, conectadas a um impedancímetro, medem variações nas propriedades elétricas, como resistência e capacitância, após entrarem em contato com o leite. Cada fibra, revestida com uma composição diferente de MXene, responde de maneira distinta às moléculas presentes na amostra, formando uma assinatura elétrica única, que é posteriormente analisada por métodos estatísticos multivariados, como a análise de componentes principais (PCA).
A combinação dessas respostas permite que a “língua eletrônica” reconheça a presença de antibióticos e diferencie entre amostras de leite de vaca e de cabra, mesmo em matrizes complexas que contêm proteínas, gorduras, açúcares e sais. Ainda que os resultados sejam promissores, os pesquisadores ressaltam que a tecnologia encontra-se na fase de experimentação laboratorial, e sua aplicação prática em fazendas, indústrias ou órgãos de fiscalização ainda requer desenvolvimento adicional.
Além do potencial na detecção de antibióticos, os materiais MXenes apresentam aplicações em armazenamento de energia, como supercapacitores, além de estudos em nanogeradores e sistemas de remediação de poluentes. O trabalho contou com financiamento da FAPESP por meio de um Projeto Temático, coordenado pelo professor Osvaldo Novais de Oliveira Junior, do Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP). A equipe brasileira busca ampliar o entendimento e a utilização desses nanomateriais, consolidando sua posição na pesquisa de sensores e outras tecnologias emergentes.
