O princípio subjacente a tal dispositivo é a sensibilidade do composto tungstato de prata [α-Ag2WO4] à acetona [C3H6O]. “O desenvolvimento de sensores de gás é um dos focos de pesquisa do CDFM. E o tungstato de prata tem sido objeto de especial atenção. Nossa maior motivação é utilizá-lo para detectar e mensurar o vapor de acetona exalado no hálito. Todas as pessoas exalam vapor de acetona. Mas a quantidade exalada por pessoas diabéticas é aproximadamente o dobro daquela exalada por não diabéticos. Enquanto o não diabético exala em torno de 0,3 a 0,9 partes por milhão de acetona, no diabético o nível de acetona no hálito é superior a 1,8 partes por milhão”, disse o físico Luís Fernando da Silva à Agência FAPESP.
Pesquisador do CDFM e bolsista de pós-doutoramento da FAPESP, Silva tem-se dedicado ao estudo de materiais nanoestruturados aplicados como sensores de gás. E foi o autor principal do artigo “Acetone gas sensor based on α-Ag2WO4 nanorods obtained via a microwave-assisted hydrothermal route”, publicado no periódico Journal of Alloys and Compounds.
O estudo que resultou no artigo reuniu pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (Unesp) – à qual Silva está ligado –, da Universidade de São Paulo (USP), da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), da Universidade Estadual do Piauí (UEP), da Universitat Jaume I (Castellón, Espanha) e da Aix-Marseille Université (Marseille, França). Na equipe brasileira, além de Luís Fernando da Silva, também são ou foram apoiados pela FAPESP: Ariadne Cristina Catto, Waldir Avansi Junior, Laécio Santos Cavalcante, Valmor Roberto Mastelaro e Elson Longo da Silva – este último o pesquisador principal do Centro de Pesquisa para o Desenvolvimento de Materiais Funcionais.
“Em 2014, observamos pela primeira vez que o composto tungstato de prata apresentava a propriedade de sensor de gás ozônio. Publicamos nosso achado na revista Nanoscale, “A novel ozone gas sensor based on one-dimensional (1D) α-Ag2WO4 nanostructures”, com grande repercussão no país e no exterior. Desde então, direcionamos nossa pesquisa para a detecção da acetona, com vistas ao monitoramento do diabetes. O mesmo princípio poderá ser utilizado para identificar outras doenças por meio de gases específicos exalados no hálito”, informou Silva.
Os pesquisadores estão estudando agora a seletividade do material – isto é, a resposta que ele apresenta em relação a outros gases normalmente presentes no hálito, como vapor de água, dióxido de carbono, álcoois, aldeídos etc. “Nosso interesse é que o tungstato de prata detecte somente a acetona e não esses outros gases, pois a detecção de várias substâncias ao mesmo tempo inviabilizaria o monitoramento. Já verificamos que o material apresenta baixa resposta ao vapor de água – o que é ótimo, pois o vapor de água compõe uma porcentagem muito grande do hálito. Também o testamos em relação ao etanol e à amônia. Agora, precisamos determinar sua resposta ao dióxido de carbono e aos aldeídos”, relatou Silva.
O material sensor tungstato de prata é constituído por nanopartículas na forma de bastões. Esses bastões são depositados sobre um eletrodo. A reação química entre o vapor de acetona e a superfície do material sensor faz com que esta tenha sua resistência elétrica diminuída. Quando o gás é removido, a resistência retorna ao valor inicial. Essas variações de resistência, detectadas pelo dispositivo sensor, permitem estabelecer uma relação entre a variação da resistência elétrica e a concentração de acetona.
“Como a variação não obedece a uma função linear, a correlação entre resistência e concentração deve ser obtida experimentalmente, ponto por ponto. A partir desse levantamento experimental é possível construir um dispositivo cujo mostrador informe diretamente ao usuário seu nível de glicemia, pela análise do hálito. Ainda não temos esse dispositivo, mas estamos no caminho”, concluiu o pesquisador.
Agência FAPESP
