Baseado em uma nanoestrutura que imita a ação de enzimas naturais, conhecida como nanoenzima, o sistema desenvolvido para o sensor dispensa equipamentos laboratoriais sofisticados
Especialistas em nanotecnologia do Brasil e dos Estados Unidos desenvolveram um sensor que detecta, em menos de 1 minuto, a presença da vitamina C (ácido ascórbico – AA), em alimentos. O dispositivo é feito de uma combinação inédita de nanofibras, produzidas com óxidos de zinco e de cobalto, com MXenes, uma categoria de materiais bidimensionais (2D) ultrafinos compostos por poucas camadas atômicas (leia mais sobre eles no quadro abaixo).
O sensor colorimétrico — uma ferramenta analítica para detectar a presença ou a concentração de uma substância por meio de uma mudança de cor — é um líquido formado pelo próprio material desenvolvido pelos pesquisadores. Trata-se de um nanocompósito constituído por nanofibras de óxido de zinco e de cobalto combinadas com MXene. Esse material desencadeia uma reação química ao entrar em contato com a tetrametilbenzidina (TMB), um composto utilizado para gerar uma resposta visual por mudança de cor. Em seu estado puro, o TMB é incolor, mas se torna azul com a junção do nanocompósito. Na presença de vitamina C, a coloração azul perde intensidade e pode até desaparecer, de acordo com a quantidade de ácido ascórbico contida no alimento analisado.
O estudo foi realizado pela Embrapa Instrumentação (SP), em parceria com o Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), o Instituto de Química da Universidade Federal da Bahia (UFBA) e o Instituto de Nanomateriais AJ Drexel (DNI) da Universidade Drexel, na Filadélfia (EUA).
Versatilidade dos MXenes
Os MXenes são apontados como um avanço comparável ao do grafeno no campo da ciência dos materiais e considerados promissores para diversos usos. Descobertos em 2011 pelos grupos de pesquisa dos professores Yury Gogotsi e Michel Barsoum, da Universidade Drexel , esses materiais bidimensionais (2D) ultrafinos, compostos por poucas camadas atômicas, têm atraído a atenção de cientistas mundialmente.
Um dos motivos é a possibilidade de utilização dos MXenes em diferentes aplicações devido a suas propriedades distintas, como alta condutividade elétrica, grande área superficial, resistência mecânica e estabilidade química, além de serem facilmente dispersos em água.
De acordo com o relatório da Market Report World, o mercado de materiais baseados em MXenes foi avaliado em aproximadamente US$ 25,41 milhões em 2025 e atingirá US$ 228,82 milhões até 2034, com taxa de crescimento de 24,58% de 2025 a 2034. Seu uso é amplo e tem sido empregado nas áreas médica, ambiental, agrícola e de armazenamento de energia. No entanto, sua aplicação como nanoenzimas, a exemplo do sensor, permanece pouco explorada na literatura científica.
Caminho para novos sensores
Baseado em uma nanoestrutura que imita a ação de enzimas naturais, conhecida como nanoenzima, o sistema desenvolvido para o sensor dispensa equipamentos laboratoriais sofisticados e permite análises precisas do nutriente em alimentos. Métodos como cromatografia, eletroforese e técnicas eletroquímicas são sensíveis, porém exigem equipamentos complexos e mão de obra especializada.
A expectativa dos cientistas para a solução que muda de cor diante dos olhos é avançar nas etapas de miniaturização do sistema e no desenvolvimento de dispositivos portáteis de fácil uso e baixo custo.
Do laboratório para o copo
O sensor é baseado em um material compósito que apresenta capacidade de mimetizar enzimas naturais e foi obtido pela combinação de compostos inorgânicos bidimensionais ainda pouco explorados, os MXenes, com nanofibras eletrofiadas de óxido de zinco e óxido de cobalto. A eletrofiação é uma técnica versátil, que utiliza campos elétricos elevados (da ordem de alguns quilovolts) para obtenção de fibras de dimensões nanométricas.
O pesquisador da Embrapa Instrumentação, Daniel Souza Correa, que coordenou o estudo junto com o professor Yury Gogotsi, diz que, na prática, o material desenvolvido faz com que o TMB, composto utilizado na análise, adquira uma coloração azul. Quando há vitamina C na amostra, essa cor vai desaparecendo gradualmente, o que permite determinar a concentração do nutriente.
Daniel Souza Correa – Pesquisador da Embrapa Instrumentação. crédito foto: Gabriel Morais
“Quanto maior a concentração do ácido ascórbico, mais intensa e mais rápida é a mudança, ocasionando o desbotamento da cor azul. Os testes podem ser realizados em amostras de apenas 2 mL e demandam menos do que 0,5 mg do material desenvolvido. Isso reduz custos de análise e elimina a necessidade de equipamentos sofisticados, comuns em análises laboratoriais tradicionais”.
Daniel Souza Correa – Pesquisador da Embrapa Instrumentação
Para comprovar a eficiência do sensor, os pesquisadores testaram a tecnologia em diferentes tipos de suco de laranja – natural, industrializado e suco em pó. As medições foram realizadas em triplicata. O sensor conseguiu medir a quantidade de vitamina C existente nas amostras com índices próximos de 100%, prova da precisão do método em condições reais.
“O método ainda demonstrou alta seletividade. Substâncias comuns encontradas em alimentos — como açúcar, sais e outros compostos orgânicos — não interferiram significativamente na medição. Isso é fundamental para aplicações reais, onde as amostras são complexas e contêm componentes variados”, esclarece a professora da UFBA Luiza Amim Mercante.
Método facilita detecção de vitamina C
A vitamina C é considerada um nutriente essencial no organismo, com propriedades antioxidantes e papel fundamental em processos fisiológicos, como síntese de colágeno e absorção de ferro. Sua deficiência está associada a problemas de saúde, como escorbuto e distúrbios mentais.
Para garantir níveis adequados em alimentos, é necessário medir sua concentração de forma rápida e precisa. Por isso, o desenvolvimento de métodos confiáveis de monitoramento é estratégico tanto para a indústria quanto para a saúde pública.
A detecção colorimétrica surge como alternativa mais simples e acessível. “Nesse método, nanoenzimas desencadeiam reações que geram mudança de cor, permitindo quantificar indiretamente substâncias como a vitamina C, de maneira rápida e visual”, diz Correa.
O pesquisador explica que, devido à alta eficiência para promover reações químicas, à estabilidade e ao baixo custo, as nanoenzimas têm sido empregadas com sucesso no desenvolvimento de sensores colorimétricos.
“O desempenho das nanoenzimas é intrinsecamente influenciado pelos nanomateriais que as constituem”.
Daniel Souza Correa – Pesquisador da Embrapa Instrumentação
Tecnologia com múltiplas aplicações
Para Murilo Henrique Moreira Facure, que desenvolveu o estudo durante seu doutorado realizado no Programa de Pós-Graduação em Química (PPGQ) da UFSCar e no Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio (LNNA), sediado na Embrapa Instrumentação, o trabalho representa também um desdobramento de sua experiência no grupo do professor Gogotsi, com o qual Facure realizou estágio sanduíche de um ano durante seu doutorado.
Desenvolvido após seu retorno ao Brasil, a pesquisa teve como foco inicial a análise de alimentos, mas o potencial da tecnologia vai além.
“O sensor pode ser adaptado para monitorar vitamina C em fluidos biológicos, contribuindo para diagnósticos médicos e acompanhamento nutricional”.
Murilo Henrique Moreira Facure
Segundo ele, o trabalho também representa um avanço científico importante no desenvolvimento de nanoenzimas, considerando que a combinação entre diferentes materiais — neste caso, nanofibras e MXene gerou um efeito sinérgico, aumentando significativamente a eficiência da reação, de forma rápida e fácil. “Esse tipo de inovação, além de ser uma alternativa para detectar o nutriente, abre caminho para novos sensores químicos e biológicos, com aplicações que vão desde segurança alimentar até monitoramento ambiental”, analisa.
Ele explica que a junção de nanofibras com o composto bidimensional resultou em uma estrutura altamente reativa, capaz de imitar o funcionamento de enzimas naturais com bom desempenho.
Atualmente professor da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da Universidade de São Paulo (USP), Facure é o primeiro autor do artigo “ZnO−Co3O4 Nanofibers/MXene Composite with Peroxidase-Like Activity for Ascorbic Acid Detection”, publicado na revista ACS Applied Nano Materials, volume 8 de 2025.
O estudo recebeu apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) via Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Clique aqui e acompanhe o agro.
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Sobre o autor
Dannì Galvão
Cofundadora e Especialista em Mercado Financeiro10+ anos de experiência
Cofundadora do Agronews, empresária e especialista em mercado financeiro. Acompanha as movimentações do setor, desde cotações e tendências de mercado até análises técnicas e eventos do agronegócio.
