Desenvolvimento de embalagens alimentícias inteligentes para sensoriamento de bactérias utilizando nanopartículas de conversão ascendente de energia e nanofios de prata

• Processo: 20/14009-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Sidney José Lima Ribeiro
• Beneficiário: Beatriz Bianca Schulz Ramin
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/22828-6 - Ultrapassando as fronteiras de fibras ópticas: da fotônica até optogenética e monitoramento de meio ambiente, AP.SPEC
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/05092-2 - Desenvolvimento de um nanobiossensor de fibra óptica utilizando nanopartículas de conversão ascendente de energia UCNPs para detectar a bactéria E. coli como uma alternativa portátil, de resposta rápida e custo-efetiva aos métodos tradicionais, BE.EP.DR
• Assunto(s): Bactérias Sensores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: AgNWs | bacteria | embalagem inteligente | sensor | UCNPs | Química

Resumo

Todos os anos, mais de 5 milhões de mortes e 300 milhões de doenças resultam de infecção bacteriana patogênica. Diante destes agravantes, o desenvolvimento de metodologias eficientes para identificar e quantificar bactérias patogênicas de origem alimentar é uma necessidade urgente para viabilização de protocolos mais rigorosos em segurança alimentar. Neste aspecto, nanopartículas para conversão ascendente de energia (UCNPs) são utilizadas como sensores altamente sensíveis em diferentes finalidades na saúde pública, incluindo detecção de bactérias. UCNPs vêm sendo propostas como a sonda ideal devido às suas vantagens relacionadas ao fenômeno de upconversion (UC) apresentado por materiais contendo íons lantanídeos, isto é, emissão no visível obtida sob excitação no infravermelho. Para aumentar a eficiência da luminescência por UC, nanofios de prata (AgNWs) estão em ascensão nessa área. Onde, AgNWs conjugados com UCNPs induzem o efeito de ressonância de plasmon de superfície localizado (LSPR) que, adicionalmente, aumenta a eficiência da absorção de luz NIR e fornece energia suficiente para o aumento da luminescência de UC. Além disso, a incorporação de AgNWs é extremamente viável e promissora, pois pode inibir o crescimento de bactérias. Essa proposta de trabalho, tem como objetivo preparar, pela primeira vez, embalagens alimentícias inteligentes sintetizando UCNPs pelo método de coprecipitação e posteriormente conjugação de anticorpos das bactérias E. coli e S. aureus (UCNPS-anticorpo) para sensoreamento. Para síntese de AgNWs será utilizado o método de poliol através de duas metodologias para avaliar a relação do tamanho do diâmetro com o aumento da intensidade de fluorescência por UC para as UCNPs. A embalagem será preparada através do método por adsorção física e por aprisionamento de moléculas de UCNPs-anticorpo e AgNWs em celulose bacteriana. Serão realizados estudos de espectroscopia no infravermelho, UV-Vis e fluorescência, ressonância magnética nuclear, de hidrogênio, carbono e silício, incluindo no estado sólido, difração de raios x, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, análise termogravimétrica e teste bactericida. Como resultado espera-se obter embalagens inteligentes de celulose bacteriana que apresente sensoriamento em bactérias patogênicas de origem alimentar utilizando UCNPs e AgNWs. Embora o uso de UCNPs seja uma realidade nas áreas de rotulagem, imagem e terapia, não se tem conhecimento de nenhum trabalho que aplique essa tecnologia em embalagens de alimentos. O presente projeto além de inovador e contribuir com a melhoria na qualidade de vida da população, reforça o diálogo entre empresas e grupos de pesquisa nacionais e estimula a integração entre sociedade e universidades.

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

RAMIN, BEATRIZ B. S.; SANTOS, WILLY G.; MESSADDEQ, YOUNES; DEFFUNE, ELENICE; MORAES, MARLI L.; RIBEIRO, SIDNEY J. L.. Layer-by-layer assembly of NaYF4:Yb3+/Er3+UCNPs@Cystein and UCNPs@Cys-Ab as hybrid bio-optical sensors for E. coli bacteria. Journal of Luminescence, v. 271, p. 10-pg., 2024-04-11. (19/15227-7, 20/14009-3)