Insetos mais eficientes que sensores químicos? Com nanotecnologia, sim!
Sensores químicos de olfato são utilizados amplamente: desde monitoramento ambiental até processos industrais. Contudo, os sistemas químicos ainda se mostram pouco eficientes em comparação à dos seres vivos, superando-os em estabilidade, especificidade e tolerância. Os sistemas biológicos apenas perdem em um fator: como ler os dados neurológicos gerados a partir do olfato. Esses dados, embora ricos, podem enfrentar problemas de obtenção devido a uma resposta neural fraca.
Existem dois modos de obtenção dos dados neurais: por comportamento, como em cães farejadores, ou via sinal neural. Devido ao fato de o comportamento ser modulado por diversos fatores e não apenas devido ao olfato, é preferível a segunda abordagem, posicionando eletrodos em regiões específicas. Por exemplo: os sinais olfatórios costumam estar nos lobos antenais, mas a extração dessa informação pode ser pobre ou inexistente nesta região.
Para contornar esses problemas, pesquisadores desenvolveram uma técnica de neuromodulação não-genética assistida por nanomateriais em gafanhotos . Essa técnica, a partir da excitação do nanomaterial por uma fonte (por exemplo, eletromagnética), permite a liberação gradual e sob demanda de neuromoduladores, como a ocotopamina. As partículas têm em seu interior polidopamina e uma casca de sílica mesoporosa (casca) (mSiO), recebendo o nome de (mSiO 2 @PDA @PDA) (Fig. 1). Os resultados são sinais fisiológicos intensos e estímulo do cérebro dos insetos com uma baixa invasividade.
Figura 1. Imagens da nanopartículas neuromoduladoras (mSiO 2 @PDA @PDA)
Fonte: Gupta et al. (2024).
Com o uso das nanopartículas, os autores puderam executar a liberação sob demanda de neuromoduladores, o que gerou um aumento na resposta de identificação das moléculas. Para as moléculas testadas (hexanol, acetato de isoamila, 2-octanol, benzaldeído, citral e ciclohexanona), os insetos foram capazes de diferenciar todas, com uma intensidade de sinal muito maior.
A descoberta dos pesquisadores tem diversas aplicações, mas dentre elas percebe-se como a nanotecnologia pode auxiliar um desenvolvimento sustentável, inteligente e barato de materiais, permitindo uma otimização, por exemplo, das produções industriais e controle de qualidade, possibilitando um produto de maior qualidade e segurança.
Para saber mais, consulte:
GUPTA, Prashant; CHANDAK, Rishabh; DEBNATH, Avishek; TRANER, Michael; WATSON, Brendan M.; HUANG, Hengbo; DERAMI, Hamed Gholami; BALDI, Harsh; CHAKRABARTTY, Shantanu; RAMAN, Baranidharan. Augmenting insect olfaction performance through nano-neuromodulation. Nature Nanotechnology, [S.L.], 25 jan. 2024. Springer Science and Business Media LLC. http://dx.doi.org/10.1038/s41565-023-01592-z.
