A tecnologia, publicada na revista American Chemical Society Sensors (ACS Sensors), representa um avanço significativo no controle de qualidade de alimentos, sobretudo porque os peixes são altamente vulneráveis à oxidação e à deterioração microbiológica. O sensor monitora diretamente a hipoxantina (Hx), um composto resultante da degradação do trifosfato de adenosina (ATP) após a morte do peixe, amplamente validado como marcador precoce de deterioração, sendo fundamental para avaliações rápidas e precisas.
Os métodos tradicionais utilizados para determinar Hx, como a cromatografia líquida de alta eficiência (High-Performance Liquid Chromatography, HPLC), espectrometria de massa acoplada à cromatografia líquida (Liquid Chromatography-Mass Spectrometry, LC-MS) e ensaios imunoenzimáticos do tipo ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) apresentam limitações importantes: necessidade de instrumentação sofisticada, operadores altamente treinados e preparação extensiva das amostras, incluindo homogeneização, filtração e centrifugação. Mesmo biossensores de gerações anteriores ainda dependiam desses processos complexos. A abordagem por microagulhas MNA elimina integralmente essa necessidade ao permitir medições diretas dentro do tecido muscular, convertendo a análise em um procedimento rápido, portátil e adequado para aplicações em campo e ao longo das cadeias de suprimentos.
Desenvolvimento e funcionamento do biossensor
O biossensor é composto por uma matriz de microagulhas MNA produzida por técnicas de micro-fabricação avançadas, como polimerização de dois fótons e moldagem em polidimetilsiloxano (Polydimethylsiloxane, PDMS). Essa estrutura é posteriormente metalizada para formar os eletrodos essenciais à detecção eletroquímica. Ao serem pressionadas contra a superfície do peixe, as microagulhas penetram suavemente no tecido, permitindo contato direto com o ambiente interno sem danos significativos à estrutura da carne.
A superfície das microagulhas é funcionalizada com azul da Prússia (Prussian Blue, PB), quitosana, nanopartículas de ouro (gold nanoparticles, AuNPs) e a enzima xantina oxidase (xanthine oxidase, XO). Durante a detecção, a XO catalisa a conversão da hipoxantina (Hx) em xantina e peróxido de hidrogênio (H₂O₂). O PB atua como catalisador eficiente para a redução eletroquímica desse H₂O₂, permitindo que o sensor registre, de maneira rápida e precisa, a concentração de Hx no tecido do peixe. Essa abordagem elimina totalmente a necessidade de pré-tratamento da amostra e reduz significativamente o tempo de análise, tornando o processo ideal para testes em tempo real e no local.
Desempenho analítico e validação
Segundo os pesquisadores, o biossensor mostrou desempenho analítico notável, incluindo tempo de resposta em segundos. O dispositivo apresentou excelente sensibilidade e seletividade e foi capaz de detectar aumentos de Hx antes mesmo de qualquer manifestação visual ou odorífera de deterioração. Essa capacidade de identificar alterações bioquímicas em fase inicial é fundamental, já que a hipoxantina se eleva muito antes de o pescado apresentar sinais sensoriais detectáveis.
Nos experimentos com amostras reais, o sensor foi utilizado ao longo de um período de 48 horas para monitorar peixes armazenados sob condições de deterioração natural. Nesse intervalo, o biossensor detectou de forma consistente o aumento progressivo da Hx, resultado que se correlacionou diretamente com o processo de degradação. As medições foram comparadas com o desempenho do kit comercial Amplex™ Red Assay – considerado referência para quantificação de H₂O₂ – e os valores obtidos foram extremamente semelhantes, confirmando a precisão e a robustez da tecnologia. Os mesmos ressaltaram que essa abordagem tem potencial para transformar os testes de alimentos ao torná-los mais rápidos, inteligentes e acessíveis em toda a cadeia de suprimentos.
Aplicações e potencial de mercado
A tecnologia MNA pode revolucionar testes de qualidade em ambientes industriais, logísticos e de varejo, proporcionando uma alternativa rápida, de baixo custo e altamente precisa. Por permitir avaliação direta e imediata, o biossensor é especialmente útil em situações que exigem respostas rápidas, como inspeções sanitárias ou monitoramento em tempo real durante o transporte do pescado. A identificação precoce da deterioração, antes do aparecimento de sinais sensoriais, oferece vantagens decisivas para evitar perdas, garantir segurança alimentar e melhorar a gestão da qualidade ao longo da cadeia do frio.
A capacidade de realizar testes portáteis, sem necessidade de preparo da amostra e com alta sensibilidade, abre caminho para ferramentas eficientes e economicamente viáveis em cenários de testes descentralizados. A tecnologia também favorece intervenções preventivas, reduzindo riscos e custos associados à comercialização de produtos deteriorados.
Conclusões
O estudo apresentou o primeiro biossensor eletroquímico baseado em microagulhas para detecção direta de hipoxantina em peixes, eliminando completamente a necessidade de preparo de amostras. O sensor demonstrou alta sensibilidade, seletividade, estabilidade e desempenho compatível com métodos laboratoriais convencionais, mas com a vantagem de permitir análises rápidas e em campo. O trabalho evidenciou o potencial da tecnologia MNA para monitoramento de qualidade de alimentos, especialmente em aplicações industriais, varejistas e de inspeção sanitária. Os autores observaram que versões futuras podem ser integradas a sistemas portáteis ou wireless, permitindo acompanhamento contínuo de frescor ao longo da cadeia produtiva.
A equipe de pesquisa já iniciou o processo de buscar parceiros de comercialização da tecnologia, em colaboração com a Monash Innovation, dando sequência ao pedido de patente provisória recentemente depositado. O grupo prevê a possibilidade de integrar o biossensor a dispositivos portáteis ou a sistemas wireless para monitoramento contínuo em tempo real, facilitando sua adoção em operações industriais e logísticas de larga escala.
Referência
Khazaei, M. et al. (2025). Enhancing Food Safety with Microneedle-Based Biosensors: Real-Time Monitoring of Fish Freshness. ACS Sensors, Dec. 3, 8 p. DOI: 10.1021/acssensors.5c01637.
