Contaminação por pesticidas revelada com luminescência de vaga-lume

Uma reação de luminescência modelada em vaga-lumes pode detectar contaminação com organofosforados com alta sensibilidade, facilidade e baixo custo.

 

No centro dessa tecnologia está um novo método enzimático para a síntese de análogos da luciferina, a substância que faz os vaga-lumes brilharem. Conforme relatado por uma equipe de pesquisadores da revista Angewandte Chemie, também poderia ser usado em campo.

 

O uso generalizado de pesticidas organofosforados tóxicos (OPs) é um problema ambiental e de saúde global muito sério. Entre as preocupações estão casos de envenenamento agudos, muitas vezes fatais na agricultura – particularmente em países em desenvolvimento – e também resíduos tóxicos de pesticidas que se acumulam nas cadeias alimentares e reservatórios de água doce, onde podem instigar câncer, Alzheimer e diabetes, por exemplo. Na UE e nos EUA, os OPs são estritamente regulamentados.

 

A detecção convencional por cromatografia/espectrometria de massa é complexa, cara e não adequada para uso em países pobres ou em áreas remotas. Os kits de teste geralmente não são sensíveis e não são confiáveis. Uma equipe da Tailândia e do Japão desenvolveu agora um teste simples e barato que detecta OPs diretamente em alimentos e amostras biológicas com alta especificidade e extrema sensibilidade sem preparação de amostra.

 

Os pesquisadores liderados por Pimchai Chaiyen começaram com uma nova reação em cascata enzimática para a síntese de análogos de luciferina a partir de compostos fenólicos, que eles chamaram de reação HELP. A luciferina é o substrato da enzima luciferase e faz com que os vaga-lumes brilhem. A bioluminescência catalisada pela luciferase é um importante método usado em pesquisas bioquímicas e na análise de substâncias tóxicas. HELP torna possível produzir análogos de luciferina com muito mais facilidade do que antes, sem conhecimentos especiais ou produtos químicos tóxicos. Os análogos de luciferina produzem luminescência em diferentes comprimentos de onda e permitem a detecção paralela de diferentes moléculas alvo. Entre outros, a equipe produziu dois análogos de luciferina anteriormente desconhecidos. Um deles produz luz mais brilhante de comprimento de onda mais longo do que o original, que penetra nas células e tecidos de forma mais eficiente. Isso facilita a geração de imagens em tempo real e ajuda a reduzir a necessidade de experimentos com animais.

 

O novo método de detecção de organofosforados também é baseado no HELP. “LUMOS” (Medição de Luminescência de Organofosfatos e Derivados) inclui três etapas de reação. Primeiro, uma enzima de bactérias do solo decompõe os OPs e/ou seus metabólitos em derivados fenólicos. Na segunda etapa, estes são convertidos em um análogo de luciferina através da reação HELP. Na terceira etapa, o derivado de luciferina é usado para produzir um sinal de bioluminescência com luciferase de vaga-lume. O comprimento de onda pode ser usado para diferenciar entre diferentes OPs. A equipe conseguiu detectar cinco OPs particularmente tóxicos, como o paration (E605), em concentrações de partes por trilhão (ppt) na urina, soro sanguíneo e frutas, e sem preparação de amostras.

 

Referência: Watthaisong P, Kamutira P, Kesornpun C, et al. Síntese de Luciferina e Detecção de Pesticidas por Cascatas Enzimáticas de Luminescência. Angew Chem Int Ed . e202116908. doi: 10.1002/anie.202116908

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Publicado: 14 de março de 2022

| História original de Wiley