Biossensores imitam o sistema olfativo humano para discriminar odores muito semelhantes

O sistema olfativo humano discrimina milhares de odores interagindo especificamente com receptores olfativos nos neurônios sensoriais. Cada receptor pode detectar vários odorantes em diferentes intensidades, e o mesmo odor pode ativar mais de um receptor. Essa complexa combinação de sinais gera nossa percepção olfativa.

A importância biológica do olfato, que nos permite procurar alimentos, interagir socialmente e detectar perigos, impulsionou o desenvolvimento de sensores olfativos com diversas aplicações industriais. Embora os sensores baseados em receptores olfactivos sejam muito sensíveis, detectando concentrações até ao nível femtomolar – partes por mil biliões – têm uma limitação: não conseguem distinguir com precisão entre os diferentes odores que os desencadeiam.

Neste contexto, um estudo recente liderado pelo Instituto de Bioengenharia da Catalunha (IBEC) e pelo Centro de Rede de Investigação Biomédica em Bioengenharia, Biomateriais e Nanomedicina (CIBER-BBN), em colaboração com o Centre des Sciences Du Goût et de l’ Alimentation e o Institut de Chimie de Good desenvolveram um método inovador para distinguir entre odores que ativam o mesmo receptor. O papel é publicado no diário Biossensores e Bioeletrônica.

Este método baseia-se na detecção de pequenas alterações elétricas no receptor, conhecidas como resposta capacitiva. Estas alterações são proporcionais à força com que o odor se liga ao receptor, imitando a resposta fisiológica a um odor.

“Vimos que quando o receptor entra em contato com um dos compostos, há uma mudança na resposta elétrica que é proporcional à força com que o composto se liga ao receptor. Essa informação nos ajuda a entender melhor como funciona o reconhecimento olfativo. trabalha no nível molecular e como esse conhecimento pode ser usado para projetar sensores mais eficazes”, explica Anna Lagunas, primeira autora do estudo e pesquisadora sênior do grupo de Nanobioengenharia do IBEC liderado por Josep Samitier.

Esta inovação é um avanço na concepção de sensores mais precisos, que poderão ter aplicações na triagem de odores ou em outras áreas tecnológicas e industriais.

Detecção seletiva de odores

Para os experimentos, um receptor olfativo humano (hOR1A1) foi imobilizado em uma superfície dourada com um anticorpo para garantir sua orientação e melhorar a sensibilidade das medições. As três substâncias olfativas utilizadas (diidrojasmona e duas formas de carvona) são agonistas do receptor, ou seja, todas são capazes de ativá-lo, dando origem a diferentes odores, o que permite simular ativações fisiológicas reais.

O estudo, que também envolveu o grupo de Nanossondas e Nanoswitches do IBEC liderado por Pau Gorostiza, explica que o aumento da capacidade do sensor em identificar substâncias se deve, entre outras coisas, à resposta elétrica específica do receptor, ligada a um propriedade intrínseca chamado de momento dipolar, que varia na presença do odorante. O momento dipolar é uma medida da distribuição de cargas elétricas dentro de uma molécula. Neste caso, alterações no momento dipolar do receptor quando ele se liga a uma molécula de odor são fundamentais para detectá-lo.