Qualidade do leite: como a nanotecnologia pode auxiliar?

Humberto de Mello Brandão – Méd. Veterinário MSc., Pesquisador da Embrapa Gado de Leite - humberto@cnpgl.embrapa.br

Um nanômetro equivale a bilionésima parte do metro, ou seja, 0,000000001m. Fazendo uma analogia simplista um nanômetro está para uma bola de futebol assim como um metro está para o diâmetro do planeta terra. Ao trabalhar ou manipular partículas em que pelo menos uma das escalas esteja abaixo de 100 nm, estamos fazendo nanotecnologia.

No início da década de oitenta a nanotecnologia assume um comportamento de crescimento, visto até hoje e explicado pela invenção dos microscópios de força atômica (AFM) e de tunelamento (STM). Até este período, tudo o que se conseguia “observar” em escala nano ocorria através de medidas indiretas, já que os equipamentos só conseguiam detectar objetos maiores que os comprimentos de onda visíveis (COV) ou comprimentos de onda do raio X. Como os COV são maiores que 100nm e os do raio X são menores que 1nm, criou-se uma lacuna de detecção, superada pelo AFMs e STMs.

Na escala métrica, os efeitos físicos que atuam sobre as moléculas (gravidade, atrito...) diminuem de importância e a mesma partícula encontrada em escala nano passa a sofrer maior influência de outras forças físicas (forças eletrostáticas, de van der Waals, movimento browniano, mecânica quântica...). As alterações nas intensidades destas forças conferem novas propriedades a esta partícula.

De uma forma bem simples podemos visualizar as alterações nas importâncias destas forças pela simples mudança de escala, entretanto, sem ainda estar em escala nano. Para tanto basta pegar um copo cheio de água, com aproximadamente 20cm, e colocá-lo de cabeça para baixo. A força da gravidade fará com que a água caia. Entretanto, ao tocarmos a superfície da água com a ponta do dedo podemos notar que uma pequena gota permanecerá grudada na extremidade do dedo sem cair no chão. Esta é uma situação bem simples de alteração na importância das forças físicas que atuam sobre a matéria, decorrente da escala de trabalho, onde a gravidade continua atuando sobre a gota de água, que passa a ter na extremidade um formato oval e ao mesmo tempo permanece aderido a ponta do dedo, fruto das interações intermoleculares.

Ao longo da cadeia produtiva do leite a nanotecnologia pode contribuir de diversas formas, muitas das quais talvez ainda nem imaginemos. Assim daremos destaque a três, que apresentam grandes potencialidades.

Sistemas de liberação controlada ou de direcionamento

Neste tipo de sistema um princípio ativo (antibiótico, vitamina, vacinas, aminoácido, ...) é incorporado no interior de uma nanopartícula, lipossomal ou polimérica, sendo a substância incorporada gradativamente liberada.

O interessante é que a partícula final assume características finais do carreador ou intermediárias entre polímero e princípio ativo. Assim, resultados muito interessantes são obtidos como a veiculação sanguínea de grande quantidade de antibióticos lipofílicos, que não se aglomeram, formando êmbolos que poderiam matar o animal.

Na prática, pode-se conseguir redução do número de aplicações, desenvolvimento de novas vias de vacinação, redução da toxidez de medicamentos e ou aumento local da concentração de antibiótico durante o tratamento de um processo inflamatório. Benefícios com estes, invariavelmente facilitam o manejo dos animais e reduzem a taxa de descarte e de resíduos no leite.

Nanobiossensores

São sensores nanoestruturados que conjugam uma parte biológica, normalmente anticorpos, enzimas ou segmentos de ácido nucléico, com um transdutor químico ou físico.

O segmento biológico do sensor normalmente lhe confere elevada especificidade sendo este “acoplado” a um transdutor que pode ser eletroquímico, óptico, piezoelétrico ou térmico.

Além da especificidade, a sua capacidade de fazer mensurações em tempo real lhe confere enorme potencial de aplicação para avaliação da qualidade sanitária do leite. O seu uso pode se entender desde a simples detecção e quantificação de bactérias, até o diagnóstico de fraudes, e a presença de resíduos e ou toxinas no leite, todos em tempo real.

Sensores nanoestruturados inespecíficos.

Estes são sensores constituídos de eletrodos, que podem se apresentar em diferentes formatos, recebendo sobre si camadas nanométricas de polímeros condutores ou semicondutores. Durante o processo de fabricação cada camada polimérica pode ser exposta a um diferente dopante (ácido ou base). De forma geral, a geometria do eletrodo, o polímero, o número de camadas e o dopante acabam por definir o comportamento do sensor a diferentes substâncias.

Através da combinação de sensores, pode-se identificar comportamento padrão de uma mistura, seja ela gasosa ou líquida, para compará-la a informações previamente conhecidas. Este tipo de sensor foi utilizado com sucesso para o desenvolvimento da língua e do nariz eletrônico pela Embrapa Instrumentação Agropecuária. Através de uma união de esforços, hoje a Embrapa Instrumentação Agropecuária e a Embrapa Gado de Leite estão trabalhando na adaptação e adequação dos sensores da língua eletrônica para detecção de fraudes no leite.