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Sensor biodegradable desarrollado por científicos de la USP utiliza acetato de celulosa, tinta de carbono y lectura por bluetooth para identificar pesticidas directamente en la superficie de plantas, con análisis en pocos minutos, bajo costo por unidad y potencial de uso también en agua y saliva.
Sensor biodegradable creado por científicos de la USP detecta pesticidas directamente en hojas, cortezas y tallos, muestra resultados en tiempo real en el celular y cuesta US$ 0,077 por unidad, acercando con bajo costo el monitoreo de la salud de las plantas del campo brasileño.
Los pesticidas pueden medirse directamente en la planta
La tecnología fue desarrollada en la Universidad de São Paulo y publicada en febrero en la revista Biosensors and Bioelectronics: X. El dispositivo se imprime por serigrafía en bioplásticos transparentes y flexibles, usando tinta de carbono.
Por ser miniaturizado y maleable, el sensor puede fijarse en hojas, cortezas y tallos. Permite monitorear temperatura, humedad, deshidratación, biomarcadores, enfermedades, nutrientes y pesticidas sin destruir la muestra analizada.
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Acetato de celulosa sustituye plástico fósil
El sensor vestible fue hecho de acetato de celulosa, material flexible de origen vegetal que puede ser producido a partir de residuos agrícolas. La celulosa es descrita como el polisacárido natural más abundante en la Tierra.
Entre las características citadas están biocompatibilidad, estabilidad térmica, flexibilidad, baja toxicidad, costo accesible, ligereza, biodegradabilidad y fácil manejo.
La diferencia importa porque muchos sensores vestibles actuales usan polímeros plásticos derivados del petróleo y pueden tener baja adherencia en superficies vegetales complejas.
Cada dispositivo reúne dos unidades sensoriales, con técnicas diferentes. En la misma evaluación, detectan tres clases de pesticidas: diquat, carbendazim y difenilamina.
Gota de agua, sensor y bluetooth
La identificación ocurre en la superficie de la planta, pero en medio acuoso. Se coloca una gota de agua en puntos como hojas, pedúnculo del tomate o de la manzana y surcos del pimiento.
La gota permite la conductividad necesaria para la lectura eléctrica y química. Luego, el sensor se posiciona sobre ese punto y mide la interfaz entre el electrodo y la solución acuosa.
La plataforma está integrada a un potenciostato portátil inalámbrico, dispositivo que controla el voltaje y mide la corriente eléctrica. El resultado aparece en el celular, por bluetooth.
Cada dispositivo cuesta US$ 0,077. Como los sensores son de un solo uso, necesitan ser baratos y biodegradables. Considerando las dos unidades en secuencia, el análisis completo lleva tres minutos y veintiocho segundos.
Pruebas simularon uso en alimentos
En las pruebas, una solución de pesticida fue rociada en la cáscara de manzanas y pimientos, en concentración de 1.000 micrómetros. Los alimentos se secaron durante cinco horas antes de los análisis in situ.
A continuación, el sensor fue fijado en la cáscara. Para permitir la lectura, los investigadores añadieron una gota de 500 microlitros de solución de tampón fosfato, utilizada para estabilizar el ambiente.
El equipo ya había creado, en 2022, un guante con sensores en las puntas de los dedos para los mismos fines. El nuevo sensor, sin embargo, puede ser aplicado directamente en la muestra y se adapta al formato de la superficie.
Raymundo-Pereira destaca que el guante no es biodegradable. El sensor vestible es biodegradable y puede tener la tinta de carbono reutilizada, mediante quema en condiciones específicas, para producir nuevos dispositivos.
Agua, saliva y solicitud de patente
Además del uso agrícola, los sensores fueron probados en saliva humana y agua del grifo adicionadas de pesticidas. La tecnología también puede medir componentes presentes en orina y sudor.
Las solicitudes de patente del guante y del sensor vestible ya están en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial. El estudio contó con el apoyo de la FAPESP y contó con investigadores de la USP y de la Universidad Federal de Viçosa.
¿Te has imaginado a productores, investigadores y consumidores monitoreando residuos de pesticidas y señales de salud de las plantas directamente en el campo, sin depender solo de análisis lejanos del lugar de producción? Comenta qué podría cambiar esta tecnología en el monitoreo de alimentos, en el uso de sensores y en la rutina agrícola.
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