Novos métodos com nanopartículas aceleram a detecção de vírus em alimentos e água
Esperar é a parte mais difícil. Especialmente quando se trata de testes para contaminação da água ou de alimentos, que podem levar dias ou até uma semana em alguns casos para apresentar resultados — deixando a possibilidade de que pessoas tenham sido expostas sem saber.
Para enfrentar esse problema, pesquisadores da Universidade Estadual de Michigan desenvolveram dois métodos inovadores para testar bactérias e vírus em alimentos e água, reduzindo esse tempo de dias para horas e oferecendo resultados em tempo real diretamente no campo.
“Sabemos que isso é um problema”, disse Evangelyn Alocilja, professora do Departamento de Biossistemas e Engenharia Agrícola da Faculdade de Engenharia. “A praia está fechada hoje, mas e as pessoas que nadaram antes de saírem os resultados dos testes?”
Alocilja e sua equipe desenvolveram nanopartículas magnéticas revestidas com glicanos, mais finas que a largura de um fio de cabelo humano, capazes de remover e identificar contaminantes microbianos de alimentos e da água.
A pesquisa foi publicada na revista Food Safety and Quality.
O glicano é um açúcar que se liga às proteínas presentes na superfície de vírus e bactérias. Uma vez que as nanopartículas se fixam às bactérias, um ímã é usado para separar as partículas e as bactérias da amostra. Assim, o contaminante pode ser facilmente removido.
Depois da remoção, o próximo passo é identificar qual tipo de bactéria está presente, utilizando um sensor biológico — ou biossensor — capaz de detectar organismos vivos. Esse biossensor usa nanopartículas de ouro que se incorporam ao DNA da bactéria, caso o gene específico que está sendo procurado esteja presente.
Se as nanopartículas de ouro aparecerem vermelhas, o gene alvo está presente. Se mudarem de vermelho para azul, isso significa que as nanopartículas se aglomeraram e que o gene alvo está ausente.
Esse método de teste leva cerca de 40 minutos, o que significa que o usuário pode identificar bactérias na água em duas a quatro horas, em vez de um a dois dias. Por exemplo, salmonela, campylobacter e E. coli são transmitidos por água contaminada e estão entre as causas mais comuns de doenças de origem alimentar nos Estados Unidos e no mundo.
A tecnologia de biossensor baseada em nanopartículas desenvolvida por Alocilja pode isolar essas bactérias transmitidas por alimentos e água em menos de 30 minutos, extrair o DNA em 20 minutos e detectar o gene-alvo em 40 minutos, economizando tempo e dinheiro.
Graças à tecnologia das nanopartículas magnéticas revestidas com glicanos, é necessária apenas uma pequena quantidade para testar a amostra. Por exemplo, para analisar um litro de água ou 25 gramas de alimento, basta apenas um mililitro dessas nanopartículas.
Alocilja espera que essas tecnologias de baixo custo — que variam de 10 a 50 centavos de dólar por teste com nanopartículas magnéticas revestidas de glicanos e menos de US\$ 2 por teste com o método de nanopartículas de ouro — sejam um dia utilizadas em todo o mundo para avaliar a qualidade da água e melhorar a segurança alimentar.
“Tenho paixão por ajudar populações com recursos limitados, que mais precisam de apoio porque são as mais vulneráveis à água, alimentos e ambientes contaminados”, disse Alocilja.
“Muitas vezes, essas comunidades carecem de infraestrutura médica e possuem fontes de energia pouco confiáveis. O biossensor baseado em nanopartículas atende a essa necessidade porque utiliza apenas um ímã simples, requer energia mínima, é fácil de operar e não exige armazenamento em temperaturas frias.”
Recentemente, Alocilja e sua equipe vêm testando essa tecnologia integrada de biossensor baseado em nanopartículas — do processamento da amostra ao resultado — diretamente em campo, para detectar organismos infecciosos e resistentes a antimicrobianos, que podem ser identificados em clínicas de saúde e salas de emergência.
“Não queremos que pessoas doentes esperem muito tempo pelos resultados de um diagnóstico antes de poderem ser tratadas”, afirmou Alocilja.
“Queremos que elas recebam tratamento o quanto antes, porque o diagnóstico e o tratamento precoces são fundamentais para a recuperação rápida e para a sobrevivência.”
Mais informações: Saad Asadullah Sharief et al., Magnetic extraction for rapid assessment of low-level Escherichia coli and Salmonella contamination in complex food matrices, Food Quality and Safety (2025). DOI: 10.1093/fqsafe/fyaf007
