Investigadores da UCIBIO usam gelatina inteligente como sensor eletrónico de nariz

23-04-2019

Researchers at UCIBIO use smart gelatin as an electronic nose sensor

O laboratório Biomolecular Engineering Lab (UCIBIO - FCT NOVA), liderado por Cecília Roque, mostrou que a gelatina pode ser mais do que um alimento. Pela primeira vez, a gelatina foi usada como base para o desenvolvimento de materiais que, combinados com ferramentas de inteligência artificial, conseguiram imitar o sentido do olfato num nariz eletrónico. Os resultados deste estudo de investigação foram publicados na revista científica Material Today Bio.

No olfato, os compostos voláteis, que compõem os odores, ligam-se a proteínas olfativas presentes no nariz. Estas ligações resultam em sinais elétricos que são enviados para o cérebro, onde ocorre um reconhecimento de padrões e a consequente identificação do odor. O nariz eletrónico é um dispositivo que deteta
gases imitando o sentido do olfato e espelhando a orquestra biológica de proteínas olfativas e os processos de computação cerebral usados no reconhecimento de odores, através da combinação de sensores químicos com inteligência artificial. Os narizes eletrónicos convencionais usam materiais metálicos semicondutores e polímeros sintéticos para a deteção química, estando associados a uma baixa seletividade e a uma elevada pegada de carbono.

O grupo de investigação liderado por Cecília Roque introduziu recentemente o conceito de géis formados por uma combinação de gelatina com cristais líquidos - amplamente presentes nos LCDs dos nossos televisores e telemóveis - resultando num material ótico que é ativado por estímulos externos como odores. Ao implementar um classificador automático de odores, baseado em algoritmos de inteligência artificial, o estudo publicado mostra que estes géis conseguem distinguir compostos voláteis com estruturas muito semelhantes, como a acetona e o etanol.

“Os cristais líquidos estão ordenados nos géis. Na presença de compostos voláteis essa organização é alterada, produzindo sinais óticos típicos de cada odor, tal como uma impressão digital”, explica Carina Esteves, uma das autoras do estudo. Gonçalo Santos, o outro autor, acrescenta que “para aplicar algoritmos de inteligência artificial a estas impressões digitais de odores e construir um classificador automático, tivemos primeiro de ensinar o nariz eletrónico a reconhecer os sinais de cada odor. Assim, quando o sistema é exposto a uma amostra desconhecida, consegue identificar com bastante precisão qual
é o odor”.

“Este é a primeira evidência de um sistema inteligente de deteção de gases utilizando materiais à base de gelatina. O nosso estudo reforça a importância de componentes simples, como gelatina e cristais líquidos, para desenhar materiais funcionais inteligentes que respondam a estímulos externos. Embora tenhamos explorado a aplicação dos géis no olfato artificial, uma área cada vez mais relevante para diagnóstico clínico não invasivo, existem muitas outras aplicações interessantes, como por exemplo em bio-electrónica e robótica”, refere Cecília Roque, coordenadora deste estudo e também professora na FCT NOVA. Este
trabalho de investigação foi desenvolvido no âmbito do projeto SCENT com financiamento concedido pelo Conselho Europeu de Investigação (ERC - European Research Council).

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