As mil e uma aplicações do ‘nariz eletrônico’

Criado na década de 1980, o chamado ‘nariz eletrônico’, dispositivo que imita o olfato humano, inspirado no processo biológico de reconhecimento do odor, vem ganhando cada vez mais aplicações. Do monitoramento ambiental à indústria alimentícia, da detecção de gases explosivos e tóxicos ao diagnostico de doenças, esse sistema eletrônico de sensores pode vir a ter uma utilização crucial na detecção da covid-19, impactando positivamente o tratamento da doença.

Nós, seres humanos, percebemos o mundo através de nossos sentidos. Essa percepção se dá por informações que nos chegam via mecanismos físico-químicos, que se transformam em sinais nervosos recebidos no cérebro e que se expressam como diferentes sensações.

Comparando os mecanismos dos sentidos, sabemos que, na visão, capturamos a radiação eletromagnética, a luz que nos cerca, enquanto, na audição e no tato, captamos alterações mecânicas. No olfato e no paladar, a percepção ocorre pela via química, por meio de moléculas que são recebidas no nosso nariz e na nossa língua, respectivamente.

O olfato é um sentido complexo. Por meio das narinas captamos os odores; nas fossas nasais, há milhões de células especializadas (receptoras do olfato), que, através de impulsos nervosos, se comunicam com uma região específica do cérebro capaz de interpretar essa informação e nos dar a sensação de cheiro. Os cheiros, entretanto, não são classificados aleatoriamente, mas por comparação com odores de referência previamente aprendidos.

Os sentidos podem ser reproduzidos por meio de diferentes aparatos. É o caso da máquina fotográfica que captura imagens e do microfone que capta sons. E com relação aos odores? Embora não seja comum encontrarmos no mercado um receptor de cheiros, esse dispositivo existe e se chama ‘nariz eletrônico’ ou e-nose.

 

Como funciona o e-nose?

Os narizes eletrônicos funcionam inspirados no processo biológico de reconhecimento do odor. Basicamente, um e-nose é um equipamento que, como nosso nariz, contém um sistema de captura de substâncias químicas voláteis e gases em geral, um arranjo de sensores para diferentes moléculas (simulando os receptores olfativos) que geram sinais a serem decodificados por um terceiro componente, um software, capaz de fornecer, ao final do processo, o reconhecimento de diferentes odores individuais ou combinados (como faz o nosso cérebro).

No nosso caso, o sistema faz o reconhecimento de uma molécula através de um conjunto de receptores olfativos que sinalizam onde ela pode se encaixar, e não apenas por meio de um único receptor. No processo, gera-se uma diversidade de respostas que, combinadas no sistema nervoso central, resultam num ‘mapa’ de um determinado odor.

Em humanos, há 400 diferentes tipos de receptores olfativos, a maior família de proteínas em nosso organismo. No nariz eletrônico, os sensores são, em média, 16, não proteicos e inespecíficos, formados por óxidos metálicos, polímeros condutores ou metais piezoelétricos, que funcionam como resistores num circuito elétrico. A exposição dos sensores às diferentes moléculas pode aumentar ou diminuir a resistência do circuito, alteração que será interpretada pelo software de processamento de dados a partir da comparação com um padrão previamente conhecido. Assim como nós, quanto mais amostras forem apresentadas e processadas no equipamento, maior será seu aprendizado.

Claudia M. Rezende
Instituto de Química
Universidade Federal do Rio de Janeiro

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