Adaptado de ACS Sensors 2025, DOI: 10.1021/acssensors.4c02645
Um novo sensor inteligente para plantas poderá, em breve, ajudar os agricultores a saberem o mais cedo possível quando é que as suas culturas estão a ser afetadas, enviando um alerta assim que a planta ficar stressada.
Segundo o New Atlas, as plantas de todos os tipos produzem continuamente peróxido de hidrogénio (H2O2) no âmbito de processos naturais como a fotossíntese e a respiração.
No entanto, produzem maiores quantidades deste químico quando estão sob stress, como forma de enviar sinais entre as células para ativar os seus mecanismos de defesa. Os fatores de stress que causam esta reação podem incluir a seca, danos causados por pragas e infeções.
Embora existam métodos de deteção de níveis elevados de H2O2 nas plantas, a maioria deles implica a remoção de uma folha, a sua devolução a um laboratório e a sua submissão a uma análise em várias etapas.
Existem também dispositivos óticos que medem as concentrações de H2O2 (mais conhecido popularmente como “água oxigenada”) com base na fluorescência da planta, mas estes podem ser afetados pelo teor de clorofila da planta.
É aí que entra o novo sensor.
O novo estudo foi publicado na revista ACS Sensors e foi desenvolvido por Liang Dong e colegas da Universidade do Estado do Iowa. O sensor assume a forma de um remendo de polímero plano e flexível com uma série de minúsculas “microagulhas” revestidas a ouro ao longo da sua parte inferior.
Esse lado é adicionalmente revestido com um hidrogel constituído principalmente por um material de base biológica conhecido como quitosano. O gel contém também uma enzima que reage com o peróxido de hidrogénio para produzir eletrões. Um terceiro ingrediente do gel, o óxido de grafeno, faz com que os eletrões fluam entre os elétrodos do sensor, produzindo uma corrente elétrica.
Quando o dispositivo é pressionado sobre a folha de uma planta, as microagulhas perfuram inofensivamente a camada superior do tecido, entrando em contacto com a seiva aí contida.
Quanto maior for a quantidade de peróxido de hidrogénio presente nesse líquido, maior será o número de eletrões produzidos e, consequentemente, mais forte será o sinal elétrico medido.
Se esse sinal for suficientemente forte para indicar que estão a surgir problemas, um módulo de bateria/eletrónica com fios enviará um alerta para o dispositivo móvel do agricultor através de Bluetooth, ou para o seu computador doméstico através de Wi-Fi ou de redes sem fios existentes.
Em testes realizados em plantas de soja e tabaco, o sensor foi capaz de diferenciar entre plantas saudáveis e aquelas que tinham sido recentemente infetadas com o agente patogénico bacteriano Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. Além disso, os níveis de H2O2 indicados pelo dispositivo coincidem com os medidos por análises químicas tradicionais.
“O sensor pode ser utilizado de diferentes formas”, diz Dong. “Uma abordagem consiste em o agricultor aplicar o sensor numa folha da planta para efetuar uma leitura única no local em várias plantas. Outra abordagem consiste em fixar o sensor em várias plantas sentinela para uma monitorização contínua durante vários dias ou semanas.
A versão atual do sensor permite várias inserções nas folhas das plantas e serão introduzidas novas melhorias para aumentar a sua reutilização”.
Este não é o primeiro sensor de stress para plantas montado em folhas. Exemplos anteriores, que funcionam através de uma variedade de meios diferentes, estão a ser desenvolvidos por cientistas da Universidade de Tohoku, da Universidade Estatal da Carolina do Norte e do MIT.
