Investigadores da Universidade de Tecnologia de Kaunas (KTU) na Lituânia desenvolveram sensores de oxigênio altamente sensíveis e sem metais com o potencial de revolucionar várias indústrias, incluindo embalagens de alimentos, medicina e biotecnologia. Esses compostos orgânicos representam uma alternativa mais segura e sustentável aos sistemas tradicionais de detecção de oxigênio, que dependem de metais pesados caros e tóxicos.

Sob a liderança do Dr. Matas Gužauskas, a equipe da KTU sintetizou novos materiais cuja luminescência muda visivelmente em resposta aos níveis de oxigênio. Isso permite o monitoramento em tempo real do oxigênio sem a necessidade de equipamentos especializados. Em ambientes com baixo teor de oxigênio, os compostos brilham com mais intensidade e mudam de cor de azul para verde - uma mudança facilmente detectável a olho nu.

“Desenvolvemos dois novos materiais que atuam como sensores de oxigênio altamente sensíveis. Sua luminescência depende da presença de oxigênio - sem ele, a luz se intensifica e muda de cor”, disse o Dr. Gužauskas. “Isso permite a detecção de oxigênio de maneira visualmente simples e acessível.”

Esses materiais inovadores são baseados em derivados de tiantreno, moléculas orgânicas caracterizadas por dois átomos de enxofre e uma estrutura não planar e curva. Esse design único facilita a fosforescência em temperatura ambiente (RTP), uma propriedade rara entre compostos orgânicos e especialmente valiosa para a detecção de oxigênio.

Fosforescência envolve emissão de luz de longa duração, tornando-a particularmente suscetível a interferências de moléculas de oxigênio. Quando o oxigênio interage com essas moléculas excitadas, ele extingue a emissão - esse princípio fundamental forma a base para a detecção de oxigênio nesses sensores.

Tradicionalmente, alcançar RTP em sensores exigia o uso de metais pesados caros e tóxicos como platina ou irídio. Esses materiais apresentam desafios em áreas como medicina e segurança alimentar, onde a biocompatibilidade e o impacto ambiental são preocupações críticas. Ao eliminar os metais pesados, a inovação da KTU oferece uma solução não tóxica, escalável e econômica.

Um dos novos compostos alcançou uma constante de Stern-Volmer entre as mais altas já registradas para sensores sem metais, confirmando sua sensibilidade recorde. Isso permite a detecção rápida e precisa mesmo de pequenas quantidades de oxigênio, tornando-o ideal para aplicações sensíveis.

As principais aplicações potenciais incluem:

• Embalagens de alimentos: Detectar violações de selo ou deterioração monitorando a entrada de oxigênio.
• Diagnóstico de câncer: Identificar hipóxia tumoral, uma condição em que a privação de oxigênio está ligada à progressão da doença.
• Biotecnologia: Monitorar o cultivo de células e processos metabólicos.
• Monitoramento ambiental: Medir o oxigênio na água ou no ar.
• Embalagens inteligentes e tintas de segurança: Oferecer indicadores visuais à prova de violação para autenticação ou frescor.

De acordo com o Dr. Gužauskas, o processo de síntese desses compostos utiliza reações químicas bem estabelecidas, permitindo uma fácil escalabilidade e adaptação comercial. A equipe está atualmente buscando parceiros para avaliar a compatibilidade biológica e explorar outras aplicações médicas.

Esta pesquisa, parte da iniciativa Centro de Excelência em Ciências Tecnológicas e Físicas (TiFEC), foi conduzida ao lado da Dra. Rasa Keruckienė e do estudante de doutorado Lukas Dvilys. Seu trabalho pode não abrir um campo totalmente novo, mas estabelece um novo padrão na detecção de oxigênio e posiciona a KTU na vanguarda da tecnologia de sensores sustentáveis.

Para aqueles interessados em uma análise mais aprofundada da química, o artigo completo, intitulado “Análises de oxigênio sem metais pes