Investigadores da Universidade de Turku, na Finlândia, anunciaram uma descoberta revolucionária no desenvolvimento de sensores de saúde ultrassensíveis, utilizando nanotubos de carbono de parede única. Este avanço promete melhorar significativamente a monitorização contínua de parâmetros de saúde, como os níveis de hormonas femininas, que até agora exigiam uma precisão difícil de alcançar devido às suas concentrações extremamente baixas no corpo humano.

Os nanotubos de carbono são estruturas nanométricas formadas por uma única camada atómica de grafeno, enrolada num cilindro. A sua quiralidade, ou seja, a forma como o grafeno é enrolado, determina as suas propriedades elétricas e químicas. Contudo, o processo de fabrico destes nanotubos produz uma mistura de condutores e semicondutores, o que dificulta a sua aplicação em sensores de alta precisão.

Han Li, investigador de engenharia de materiais na Universidade de Turku, desenvolveu métodos para separar nanotubos com diferentes quiralidades. Neste estudo, a equipa conseguiu distinguir entre dois nanotubos com quiralidades muito semelhantes e identificar as suas propriedades electroquímicas específicas. “Apesar da diferença na quiralidade ser mínima, as propriedades dos nanotubos são muito distintas”, explicou Ju-Yeon Seo, investigador de doutoramento envolvido no projeto.

Ao purificar e separar os nanotubos, os investigadores puderam testar as suas diferenças como materiais sensores. Tradicionalmente, os nanotubos são combinados com outros surfactantes para criar sensores híbridos, mas neste estudo os sensores foram fabricados exclusivamente a partir de nanotubos. Além disso, a equipa conseguiu controlar com precisão a concentração dos nanotubos, permitindo comparar as suas quiralidades.

Um dos resultados mais notáveis foi a descoberta de que um tipo de nanotubo (6.5) é mais eficiente na adsorção de dopamina do que outro (6.6). A adsorção, ou capacidade de um material para ligar átomos ou moléculas à sua superfície, é crucial para detetar substâncias em concentrações extremamente baixas. “Este resultado é significativo porque, ao controlar as propriedades dos nanotubos, podemos ajustar a sensibilidade dos materiais para detetar mudanças em substâncias específicas”, destacou Seo.

Atualmente, os sensores disponíveis permitem medir, por exemplo, os níveis de glucose no sangue. No entanto, a equipa de Turku ambiciona ir mais longe, desenvolvendo sensores capazes de detetar concentrações milhões de vezes menores, como as das hormonas femininas. “Para estudar flutuações hormonais, a precisão dos biossensores precisa de ser significativamente melhorada”, afirmou Emilia Peltola, professora associada de engenharia de materiais.

Este estudo é a primeira demonstração de que a resposta eletroquímica de um sensor é afetada pela quiralidade dos nanotubos. Futuras investigações poderão utilizar modelos computacionais para identificar a quiralidade ideal para cada molécula a ser medida.

O grupo de Materiais em Tecnologia de Saúde da Universidade de Turku dedica-se a compreender as superfícies de implantes de diferentes materiais em aplicações biomédicas, com um foco especial no desenvolvimento de tecnologias de sensores. O objetivo é criar materiais mais sensíveis e precisos do que os atuais, capazes de manter a sua funcionalidade em ambientes biológicos.

Bibliografia: Single-chirality single-wall carbon nanotubes for electrochemical biosensing† Check for updates
Ju-Yeon Seo, Bahar Mostafiz, Xiaomin Tu, Constantine Y. Khripin, Ming Zheng, Han Li, and Emilia Peltola
Physical Chemistry Chemical Physics
DOI: https://doi.org/10.1039/D4CP04206A

Photo: Mikael Nyberg

NR/HN/Alphagalileo