Sensor fixado às folhas monitora de modo contínuo perda de água em culturas agrícolas

Pesquisadores da USP criaram sensores fixados nas folhas (eletrodos vestíveis) que acompanham, em tempo real, a perda de conteúdo de água em culturas agrícolas.

Eletrodo na folha aderido com auxílio da fita adesiva, já com conexão elétrica. Foto: Jornal da USP/Júlia Adorno Barbosa – CNPEM

O novo método, testado em laboratório com soja e cana-de-açúcar, pretende apoiar a gestão de decisões na agricultura de precisão e permitir que ações preventivas e corretivas sejam aplicadas com maior eficiência em um intervalo de tempo reduzido sem interferir na saúde das plantas.

A ideia foi inspirada no uso de biossensores para o monitoramento contínuo de doenças crônicas, como a diabete, que pode indicar de maneira precoce alterações na saúde.

Como os métodos utilizados no estudo de toxicidade em plantas são laboriosos e não permitiam o acompanhamento em tempo real da perda de conteúdo de água, a solução veio com o estudo Biocompatible Wearable Electrodes on Leaves toward the On-Site Monitoring of Water Loss from Plants.

A pesquisadora Júlia Adorno Barbosa, do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), pertencente ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) em Campinas, desenvolveu os eletrodos vestíveis para as culturas agrícolas durante seu doutorado no Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da USP, sob orientação do pesquisador Renato Sousa Lima, do LNNano, professor da pós-graduação do IQSC.

No estudo foram criados sensores vestíveis foliares, ou seja, sensores que podem ser aderidos às folhas das culturas agrícolas para monitorar, na própria folha, a saúde vegetal. Segundo Lima, a aplicação do dispositivo é capaz de aprimorar a sustentabilidade das lavouras e promover o crescimento econômico, já que será possível acompanhar a eficiência dos agroquímicos e aumentar a segurança alimentar, além de monitorar a toxicidade desses produtos.

O sistema é composto de três principais elementos.

O primeiro é o eletrodo vestível que fica aderido na epiderme das folhas. O segundo, um equipamento portátil com um potenciostato, sistema eletrônico capaz de aplicar uma força elétrica, e, por fim, um smartphone para transmissão via bluetooth, acompanhamento e controle dos dados.

A plataforma também pode ser acessada pela internet, tanto por um computador quanto pelo smartphone, em qualquer lugar e a qualquer momento, inclusive sendo possível o acompanhamento em tempo real das medidas.

Até o momento, foram realizados estudos de adesão dos sensores e, segundo o professor Lima, eles se mantiveram fortemente aderidos às folhas de soja a temperaturas diferentes em até 50ºC e ventos de até dois metros por segundo.

Também foi determinada a taxa de perda de água das plantas em um período de 24 horas sob temperaturas variadas de 20 a 30ºC em estufas controladas.

Uma forma comum empregada para o monitoramento no campo são dispositivos que medem a umidade do solo e não das plantas. O novo dispositivo de eletrodos vestíveis, incorporados na epiderme das folhas, permite acompanhar a perda de conteúdo de água diretamente na planta e em tempo real, afirma Júlia.

Durante o trabalho, o sensor foi testado em folhas de soja e cana-de-açúcar, que possuem estruturas diferentes, segundo Júlia.

Ela explica que as folhas de soja possuem uma rugosidade considerável devido aos tricomas – estrutura na epiderme vegetal responsável por diminuir a perda de água das folhas, entre outras funções – porém a espessura da camada limítrofe é bem inferior à da cana-de-açúcar, facilitando a polarização por intermédio do potenciostato.

Para as folhas de cana-de-açúcar o sensor teve maior dificuldade devido à espessura da folha, o que foi resolvido de forma simples apenas aumentando o potencial aplicado pelo eletrodo.

“Apenas ajustando os parâmetros do método analítico eletroquímico é possível medir com sensibilidade a perda de água em diferentes culturas”, conclui Júlia.

Uma das maiores dúvidas dos pesquisadores, segundo Júlia, era se a presença dos sensores vestíveis, a longo prazo, sob as folhas afetaria as funções biológicas das plantas como, por exemplo, a respiração e a transpiração. Outra preocupação era se o eletrodo alteraria a incidência de luz nas folhas, prejudicando o processo de fotossíntese.

Para verificar a biocompatibilidade a longo prazo dos eletrodos, foram realizados ensaios de simulação, no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), do CNPEM, em Campinas, utilizando uma planta controle – sem a presença do sensor – e outra com o sensor aderido ao longo de 27 dias.

“Com isso, pudemos verificar que todas essas estruturas permaneceram inalteradas na região abaixo do eletrodo, permitindo a verificação de que o eletrodo não afetou em termos de distribuição e de transporte de nutrientes nas folhas. Tomando essa estrutura como base, podemos verificar que as funções da planta naquela região foram inalteradas”, finaliza Júlia. (Eduardo Nazaré/Jornal da USP)

VOCÊ TAMBÉM PODE ESTAR INTERESSADO EM

Biodiesel de óleo de palma ameaça floresta tropical e polui mais que diesel

O consumo de óleo de palma para a produção de biodiesel na Europa cresceu 2,6% em 2015, um aumento que ameaça a floresta tropical e que a Quercus (maior organização ambiental portuguesa) critica, já que esse combustível polui três vez mais do que o óleo diesel.

Incor cria técnica com ultrassom para tratar infarto agudo do miocárdio

Desde 2014, uma equipe de pesquisadores do Incor, liderada pelo médico Wilson Mathias Júnior, diretor do Serviço de Ecocardiografia do instituto, estuda a aplicação de um método de diagnóstico já consagrado, o ultrassom com microbolhas, para tratamento do infarto do miocárdio em fase aguda, em até 12 horas após o início da dor.

China inaugura linha de comunicação quântica de 712 quilômetros

Depois de três anos de obras, entrou em serviço uma linha de comunicação quântica de 712 quilômetros entre a província de Anhui e o município de Shanghai, no leste da China, que se tornou a rede segura de telecomunicações quânticas mais larga do mundo em uso.

Com novo biossensor, saliva poderá indicar a presença do vírus da covid-19

Novo biossensor detecta o sars-cov-2 através de mudança de cor, mesmo na fase inicial da covid-19, e pode ser estendido para detecção de outros vírus e no monitoramento da contaminação de águas.

Pesquisadores da USP criam sensor de baixo custo que detecta metais pesados no suor

Metais pesados, como chumbo e cádmio, estão presentes em ambientes e itens utilizados no dia a dia, como baterias, produtos de beleza e até alimentos. Por serem tóxicos, seu efeito cumulativo no organismo pode causar uma série de problemas para a saúde.

Grupo da Unifesp desenvolve biomaterial cerâmico que ajuda a regenerar tecido ósseo e inibe infecções

Cientistas da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) obtiveram via impressão 3D estruturas de cerâmica multifuncionais conhecidas como scaffolds, que foram revestidas com óleo de melaleuca – composto com ação antimicrobiana.