Fotônica agrícola sensor capaz de detectar bactérias em frutas e vegetais

A pesquisa descobriu que os pesticidas em frutas e vegetais matam até 11,000 pessoas a cada ano e envenenam involuntariamente até 385 milhões em todo o mundo.

O monitoramento de alimentos em busca de produtos químicos microscópicos e bactérias nocivas pode levar dias e envolve o envio de pequenos lotes a laboratórios para testes e análises. Agora, um novo detector está em desenvolvimento e será capaz de detectar vestígios minúsculos de elementos tóxicos com fotônica para dar um resultado em questão de minutos.

O detector ultrassensível aproveita as partículas de luz para detectar os menores vestígios de pesticidas ou bactérias de 50 a 100 vezes mais rápido do que as tecnologias existentes.

Atualmente sendo desenvolvido por um consórcio financiado pela UE, o sistema permitirá que os trabalhadores verifiquem se há pesticidas ou bactérias monitorando dezenas de amostras de frutas e vegetais a mais do que as realizadas atualmente. Desde a preparação de uma amostra até a detecção, o novo sistema pode entregar um resultado em menos de 30 minutos - uma fração do tempo no momento.

A equipe está usando um sistema extremamente sensível que usa luz laser para detectar analitos químicos ou biológicos. Chamado de sensor de multiplexação bimodal plasmo-fotônico, o sistema pode detectar bactérias ou pesticidas sem rótulos, sem ter que usar produtos químicos ou corantes como um marcador.

Dado que os alimentos podem se degradar rapidamente e com verificações de segurança demoradas no momento, as fábricas costumam fazer menos verificações, o que significa que os consumidores enfrentam um risco maior de exposição a venenos e bactérias - mesmo em países com técnicas de monitoramento muito eficientes.

As verificações de segurança envolvendo frutas e vegetais costumam ser feitas em lotes aleatórios e depois enviadas a um laboratório, um processo que pode levar dias. Devido ao tempo e aos custos, essas verificações não podem ser realizadas em partes críticas da cadeia de valor, como supermercados e restaurantes.

A cada ano, 385 milhões de pessoas são involuntariamente envenenadas por comer frutas ou vegetais que contêm pesticidas e milhares não apenas morrem, mas quando consumidos por meio de alimentos e água, esses pesticidas podem causar uma série de condições fatais de longo prazo, incluindo defeitos de nascença, câncer, genética defeitos, distúrbios do sangue e neurotoxicidade.

O projecto, denominado GRACED, está actualmente a ser coordenado pelo CyRIC - Centro de Investigação e Inovação do Chipre, Chipre, e inclui um consórcio de especialistas de toda a Europa. Os desenvolvedores se inspiraram em um de seus sensores existentes que examina a água para detectar contaminação microbiológica ou química com um pequeno número de pesticidas.

O projecto, denominado GRACED, está actualmente a ser coordenado pelo CyRIC - o Centro de Investigação e Inovação do Chipre, e inclui um consórcio de especialistas de toda a Europa.

O sistema funciona observando a 'ligação' do contaminante à superfície do sensor - produzindo um novo sinal exclusivo quando um constituinte prejudicial está presente.

Com seu sensor de multiplexação bimodal plasmofotônico, a equipe do GRACED usa uma das tecnologias de detecção mais sensíveis disponíveis para identificação em nível molecular.

Uma vez que os receptores na superfície do sensor são especificamente 'sintonizados' para uma bactéria ou substância química em particular, apenas os analitos de interesse são capturados ao longo do sensor.

A luz que viaja no sensor gera um campo evanescente totalmente exposto sobre a superfície do sensor e os receptores são capazes de reconhecer os contaminantes quando uma amostra passa devido às mudanças na velocidade da luz do laser e, portanto, ao padrão de interferência na saída.

Esta alteração pode ser medida e determinada precisamente em relação a um conjunto de valores existentes - e deve ser capaz de fornecer um diagnóstico instantâneo para um contaminante esperado na faixa de picomolar a attomolar (pM – aM) sem qualquer necessidade de amplificação.

A equipe do GRACED vê os aplicativos como extremamente úteis para várias alternativas de produção de alimentos de última geração.

“As fazendas verticais ou urbanas são como um laboratório onde tudo é conduzido em salas controladas. O controle da qualidade da água é muito importante para o sucesso desse tipo de fazenda e, se esse processo for automatizado, é ainda melhor ”, afirma o coordenador do projeto Alessandro Giusti.

“Algumas fazendas urbanas estão usando 'água cinza' - água de pia usada para irrigação - onde o risco de contaminação é possível. Portanto, uma solução como a nossa será altamente complementar à produção futurística de alimentos. ”

Concluído em 2024, o projeto GRACED realizará testes futuros na França, Itália e Hungria, cobrindo diferentes tipos de sistemas de produção (agricultura convencional ao ar livre, nova agricultura urbana, cadeia de valor agroecológica curta, agricultura semiautomática).