Pesquisadores da Rice University, nos Estados Unidos, desenvolveram um hidrogel à base de quitosana — polímero extraído de cascas de crustáceos — capaz de multiplicar por 15 a capacidade de bactérias comuns em alimentos gerarem corrente elétrica, abrindo caminho para sensores vivos reutilizáveis voltados à segurança alimentar.
O estudo, publicado em 4 de fevereiro de 2026 na revista Advanced Materials, descreve a união da quitosana a moléculas de naftoquinona. O material resultante envolve as células de Lactiplantibacillus plantarum, bactéria amplamente usada em fermentação de alimentos, e as mantém em contato direto com eletrodos de feltro de carbono.
Como funciona
A equipe incorporou as bactérias a uma solução polimérica que, em seguida, foi reticulada com tripolifosfato de sódio, formando um gel macio — cerca de 10³ pascais de rigidez — onde quase metade (49%) das unidades de quitosana recebeu grupos quinona. Esses grupos funcionam como pontes para o fluxo de elétrons entre as células e o eletrodo.
Nos testes, o sistema atingiu densidade de corrente de pico de 588 mA/m² e estabilizou em torno de 307 mA/m² após 48 h, desempenho 15,6 vezes superior ao registrado com quitosana sem quinona. Quando as bactérias ficavam livres no meio líquido, mas com a mesma superfície modificada, a corrente caía para 43,55 mA/m², apontando que a encapsulação é fundamental para o ganho de eficiência.
Vantagens adicionais
O hidrogel limitou o vazamento de microrganismos para o meio externo em até cinco ordens de magnitude e manteve a viabilidade celular por pelo menos nove dias. A estabilidade também se estendeu às moléculas mediadoras: as próprias bactérias regeneravam as quinonas, reduzindo sua degradação durante sucessivos ciclos de oxidação e redução.
Experimentos com outras espécies mostraram resultados semelhantes. Lactococcus lactis (Gram-positiva) e Escherichia coli (Gram-negativa) apresentaram maior transferência de elétrons quando encapsuladas no mesmo polímero, assim como uma variante com 1,4-naftoquinona.
Imagem: Nanowerk https
Prova de conceito em leite
Para demonstrar aplicação prática, os cientistas modificaram geneticamente L. plantarum para ativar o transporte de elétrons somente na presença do peptídeo antimicrobiano sakacina P, conservante usado na indústria alimentícia. Imerso em amostras de leite, o sistema detectou o composto em 1,7 h com 95% de confiança, convertendo a resposta biológica em sinal elétrico.
Segundo os autores, a combinação de polímero biocompatível, mediador fixo e microrganismos seguros para uso alimentar pode viabilizar dispositivos de baixo custo para monitorar patógenos, toxinas ou contaminantes em processos industriais e ambientais.
Com informações de Nanowerk
