Sensor de baixo custo mantém precisão ao medir substâncias da maconha

Novo método criado na USP usa eletroquímica na detecção de canabinoides em alternativa eficiente, acessível e de fácil portabilidade

 29/01/2024 - Publicado há 6 meses     Atualizado: 30/01/2024 as 16:48
Por
O sensor que mede as substâncias da Cannabis sativa funciona através do método eletroquímico – Foto: wirestock/Freepik
Logo da Rádio USP

A regulamentação do uso da maconha (Cannabis sativa) ainda é motivo de discussão no Brasil, mas o País assiste a um crescimento do mercado de cannabis medicinal. Seja por questões legais ou farmacológicas, aperfeiçoar técnicas de detecção das substâncias mais conhecidas da planta (THC e canabidiol) é alvo de pesquisadores da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da USP que anunciam resultados positivos com um novo método à base da eletroquímica.

Responsável pelo desenvolvimento e testes da novidade, a pesquisadora Juliene Morais de Faria afirma que produziram um método eficaz, portátil e barato como alternativa aos utilizados atualmente pelas forças policiais e indústria farmacêutica na detecção dos canabinoides (THC e CBD). As técnicas em uso são as colorimétricas, em que uma substância muda de cor ao contato com a maconha, e as cromatográficas, que separam e identificam os componentes da amostra.

Juliene Morais de Faria – Foto: Arquivo Pessoal

Segundo Juliene, a colorimetria é “pouco seletiva, pois pode originar a mesma coloração para diferentes tipos de canabinoides”, além do potencial de fornecer “falso positivo ao reagir com um grupo químico presente em outras substâncias”. Já os instrumentais das cromatografias têm custo elevado, precisam de maior tempo para as análises e não são portáteis.

Entre as vantagens do novo método desenvolvido pela equipe da USP, a portabilidade e o baixo custo operacional são obtidos pela pouca quantidade de insumos utilizados: amostra extremamente pequena, quando comparada ao teste colorimétrico; alguns microlitros de reagentes, bem menores que os da “cromatografia líquida ou até mesmo da cromatografia em camada delgada, além de não necessitar do uso de gases como na cromatografia gasosa”, compara a pesquisadora.

Ainda com relação aos custos baixos, Juliene lembra que o método eletroquímico usa sensores feitos de eletrodos plásticos (ABS) impressos em 3D que custam em média R$ 1,57 cada, aproximadamente 90% mais baratos que os eletrodos comerciais. E também usa um potenciostato, aparelho que manda eletricidade para a solução feita com o extrato da planta, gerando corrente elétrica diferente a cada substância identificada. Esse aparelho é portátil e custa apenas “um centésimo do preço dos instrumentos convencionais”, informa o professor Marcelo Firmino de Oliveira, orientador da pesquisa.

Como funciona o método eletroquímico 

Juliene afirma que além da técnica em si ser mais econômica que as convencionais, o desenvolvimento dos sensores que utilizam no equipamento barateou ainda mais o método “já que o custo dos materiais para confecção de um eletrodo é dez vezes menor que o valor de compra de um eletrodo impresso comercial”, e afirma também que os testes confirmaram que “mesmo com custo tão abaixo, o eletrodo confeccionado proporcionou resultados semelhantes ao de um eletrodo impresso comercial”, diz.

Para o método eletroquímico, os pesquisadores desenharam e imprimiram em 3D eletrodos em plástico ABS (material de baixo custo). Esses eletrodos, continua Juliene, são preenchidos com uma pasta de carbono, feita com grafite em pó e óleo mineral, e com tinta de prata. Para evitar que a solução com a planta entre em contato com os conectores dos eletrodos, é feita uma barreira à prova d’água com esmalte transparente. 

O eletrodo é então conectado a um aparelho chamado potenciostato, que manda eletricidade para a planta e cria uma reação nos elétrons, gerando uma corrente elétrica que muda conforme as substâncias presentes na amostra. Assim, conforme perde ou ganha elétrons, o resultado se revela num gráfico (tela de computador) como um pico. “Com essa análise conseguimos entender a característica eletroquímica da substância”, explica a pesquisadora. 

Equipamento utilizado para a medição de substâncias da maconha – Foto: Arquivo pessoal da pesquisadora

Confiabilidade nas menores amostras

Foram realizados testes com dez amostras de eletrodos que avaliaram o funcionamento do método quando repetido pelo mesmo operador ou executado por outra pessoa, sempre com respostas positivas. Avaliaram também parâmetros como as limitações na detecção e medição da quantidade de substância. A pesquisadora garante que o método eletroquímico é capaz de identificar e quantificar com mais precisão os menores valores de amostra.

Quando comparado aos métodos em uso, a abordagem utilizada no eletroquímico mostrou-se mais precisa em comparação com a colorimetria, já que “pode gerar a mesma cor para diferentes tipos de compostos da planta e ainda está sujeita a falsos positivos”, lembra Juliene. Os resultados dos testes mostraram que as análises do novo método foram equiparados com os da técnica de Cromatografia Gasosa Acoplada ao Espectro de Massas (CG-EM), que é capaz de detectar substâncias em concentrações muito baixas. “A comparação mostrou valores muito próximos entre o método eletroquímico e a cromatografia, mostrando que consegue ter uma boa sensibilidade, comparável a um método já utilizado e estabelecido”, aponta. 

A precisão na avaliação de diferentes efeitos de cada substância da planta (maconha) é lembrada como muito importante pelo professor Oliveira. “Extratos medicinais legalizados e produzidos em ONGs, por exemplo, apresentam todas as substâncias em sua composição. Daí a importância de detecção e quantificação”, ressalta.

Flexibilidade para testes com outros canabinoides

Embora inicialmente desenvolvido para analisar o THC e CBD, o método também apresenta flexibilidade para ser adaptado a outras substâncias da planta. Segundo Juliene, “toda essa classe de substâncias possui um grupo fenólico que sofre reação de oxidação que resulta num sinal voltamétrico em potencial semelhante”. No entanto, é necessário testar o perfil eletroquímico dos outros canabinoides.

O professor Oliveira informa que sua equipe agora trabalha na identificação de adulterações e interferências das substâncias e o investimento é justificável pelo aumento do uso de substâncias derivadas da maconha, especialmente no contexto medicinal. Assim, o orientador da pesquisa enxerga oportunidade para futuras investigações do Grupo de Eletroquímica, Eletroanalítica e Química Forense (GEEQFor) da FFCLRP, do qual é responsável, com o desenvolvimento de métodos de análise para outras espécies de canabinoides.

A maconha é uma planta que contém mais de 400 compostos químicos, sendo que alguns deles possuem propriedades psicoativas, como o THC, e outros possuem grande potencial clínico, como o canabidiol. Com as desvantagens dos métodos de análises atuais, os pesquisadores da USP aprimoram técnicas para oferecer alternativas eficientes e acessíveis que, neste caso, foram traduzidas no método eletroquímico que criaram.

A nova tecnologia e seus testes de eficiência estão na dissertação de mestrado Desenvolvimento de um método eletroquímico para a determinação de Δ9-tetraidrocanabinol e canabidiol em amostras de interesse clínico e forense apresentada por Juliene Morais de Faria ao Departamento de Química da FFCLRP em outubro de 2023.

Mais informações: e-mail: julienemf@usp.br, com Juliene Morais de Faria

* Estagiário sob orientação de Rita Stella


Política de uso 
A reprodução de matérias e fotografias é livre mediante a citação do Jornal da USP e do autor. No caso dos arquivos de áudio, deverão constar dos créditos a Rádio USP e, em sendo explicitados, os autores. Para uso de arquivos de vídeo, esses créditos deverão mencionar a TV USP e, caso estejam explicitados, os autores. Fotos devem ser creditadas como USP Imagens e o nome do fotógrafo.