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Um smartphone registra o espectro Raman de um material desconhecido (uma solução de etanol, neste caso) para análise posterior. Crédito: Texas A&M University Engineering
O sistema de espectrômetro Raman acessível para celulares pode identificar moléculas biológicas desconhecidas em apenas alguns minutos.
Um novo sistema de espectrômetro Raman portátil, patenteado pelo Dr. Peter Rentzepis na Texas A&M University, permite a identificação não invasiva de produtos químicos e materiais nocivos usando uma combinação de câmera de celular e tecnologia laser. Este dispositivo, que é significativamente mais barato e rápido do que espectrômetros tradicionais, pode ser usado em áreas remotas para análise rápida no local.
Imagine ser capaz de identificar frutas ou cogumelos seguros durante uma caminhada, ou detectar rapidamente patógenos em um ambiente hospitalar que normalmente levariam dias para serem diagnosticados.
A identificação e detecção de medicamentos, produtos químicos e moléculas biológicas invisíveis ao olho humano podem ser possíveis por meio da tecnologia combinada de uma câmera de celular e um espectrômetro Raman — um poderoso método de análise química a laser.
Dr. Peter Rentzepis, professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Texas A&M University, detém uma patente para um sistema de espectrômetro Raman portátil baseado em celular. A invenção de Rentzepis permite que o usuário faça identificações não invasivas de produtos químicos ou materiais potencialmente nocivos no campo, especialmente em áreas remotas onde espectrômetros de laboratório não podem ser usados devido ao seu tamanho e necessidades de energia.
Este novo sistema de espectrômetro Raman integra lentes, um laser de diodo e uma grade de difração — uma pequena superfície fina em formato quadrado que espalha luz para análise — em combinação com uma câmera de um celular para registrar o espectro Raman. Picos no espectro fornecem dados detalhados sobre a composição química e a estrutura molecular de uma substância, dependendo de suas intensidades e posições.
Como o dispositivo funciona
Para usar o dispositivo, um celular é colocado atrás da grade de transmissão com a câmera voltada para a grade, pronta para registrar o espectro Raman. Um laser dispara um feixe em uma amostra de material desconhecido, como uma bactéria, em uma lâmina. A câmera registra o espectro e, quando pareada com um aplicativo/banco de dados de celular apropriado, este instrumento portátil pode permitir a rápida identificação de materiais no local.
Anteriormente, o processo de identificação de substâncias desconhecidas envolvia amostragem extensiva de material biológico e análise laboratorial, o que poderia levar várias horas ou até dias. Enquanto os espectrômetros Raman tradicionais custam até milhares de dólares, a invenção de Rentzepis pode ser feita a um custo significativamente menor e pode identificar materiais a uma velocidade significativamente mais rápida.
Custo e Praticidade
“É um pequeno dispositivo que pode dizer a composição de um sistema, material ou amostra em particular”, disse Rentzepis. “Você pode até mesmo tê-lo no seu bolso.”
Os colegas inventores são os ex-alunos de pós-graduação da Texas A&M, Dr. Dinesh Dhankhar, engenheiro de sistemas na Thermo Fisher Scientific, e Anushka Nagpal, engenheira de processos na Intel Corporation.
O financiamento para esta pesquisa é administrado pela Texas A&M Engineering Experiment Station (TEES), a agência oficial de pesquisa da Texas A&M Engineering.