Destaque

Novo método de detecção de polímeros pode ajudar na luta contra a poluição da água

Fonte

Instituto de Tecnologia de Tóquio

Data

segunda-feira, 22 novembro 2021 12:20

Provocando desde a morte de recifes de coral até a diminuição das populações de peixes, a poluição marinha devido ao plástico é uma preocupação global crescente. Muitos estudos recentes sobre a poluição do plástico giram em torno dos microplásticos, pequenos pedaços de plástico que são extremamente difíceis de remover da água. Mas também há um interesse crescente em polímeros sintéticos solúveis em água como fonte de poluição marinha, especialmente no que diz respeito aos riscos que representam para o solo e os ambientes aquáticos. Sendo solúveis em água, eles não podem ser recuperados usando técnicas normais de filtração. O desenvolvimento de abordagens alternativas para remover esses poluentes é fundamental. Assim, entender a natureza exata do poluente solúvel em água, bem como quantificar sua quantidade na água residuária, tornou-se um ponto fundamental para os pesquisadores.

Os polímeros são longas cadeias de produtos químicos compostos por unidades repetitivas muito menores. Embora raramente sejam associadas ao termo, as proteínas também podem ser consideradas polímeros porque são compostas por milhares de subunidades chamadas de ‘aminoácidos’. As cadeias curtas desses aminoácidos são chamadas de peptídeos. Os peptídeos podem sofrer interações específicas e não específicas com moléculas, como polímeros, de diferentes maneiras com diferentes níveis de afinidade.

Em um novo estudo publicado na revista científica ACS Applied Materials & Interfaces, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio, no Japão, exploraram essas interações para desenvolver um novo sensor de peptídeo para a identificação de polímeros solúveis em água em soluções mistas. “Nossa técnica depende de uma análise de padrões através de aprendizagem de máquina que imita a discriminação de odores e sabores de mamíferos. Assim como nossos narizes e línguas podem distinguir entre uma miríade de odores e sabores usando um número limitado de proteínas receptoras, também nosso sensor de peptídeo único ser usado para detectar vários polímeros e outras moléculas”, disse o professor Dr. Takeshi Serizawa, que liderou o estudo.

A equipe de pesquisa baseou a técnica em um peptídeo que se liga a um polímero sintético denominado poli (N-isopropilacrilamida) (PNIPAM). Os pesquisadores então introduziram uma ‘etiqueta’ fluorescente chamada N- (1-anilinonaftil-4) maleimida (ANM) no peptídeo para ajudar a obter sinais para suas diferentes interações. A fluorescência da ANM variou com base na interação do peptídeo, emitindo assim um sinal detectável. Os pesquisadores mediram os sinais da ANM em concentrações de solução conhecidas de diferentes polímeros e usaram-no para treinar um algoritmo de ‘análise discriminante linear’, que é um algoritmo de aprendizado de máquina supervisionado. Eles então validaram sua técnica com amostras desconhecidas e descobriram que o sensor e o algoritmo podiam identificar polímeros em soluções mistas. Além disso, após adicionar pequenas quantidades de etanol ou cloreto de sódio às soluções para modificar ligeiramente as interações químicas, o algoritmo de aprendizado de máquina pode discriminar polímeros com propriedades semelhantes. Finalmente, eles testaram o novo sensor e algoritmo de peptídeo em águas residuais reais e confirmaram sua capacidade de detectar diferentes polímeros solúveis em água.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Tóquio (em inglês).

Fonte: Instituto de Tecnologia de Tóquio.

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