Os sensores vestíveis (wearables) estão cada dia mais presentes na vida de pessoas que usam dispositivos eletrônicos para monitorar a frequência cardíaca durante atividades físicas e a qualidade do sono, entre tantos outros padrões sensíveis para a saúde humana.

Dispositivos semelhantes estão sendo projetados para aprofundar o monitoramento da saúde das plantas, em busca de aplicações úteis para a agricultura de precisão.

Esse tipo de tecnologia é uma estratégia promissora para determinar a perda de conteúdo de água das folhas, pois podem fornecer quantificação no local e não destrutiva do líquido no interior das células a partir de uma única medição.

Como o teor de água é um marcador importante da saúde das folhas, o monitoramento em tempo real pode fornecer dados valiosos para orientar o manejo na agricultura de precisão, bem como para estudos de toxicidade e desenvolvimento de novos insumos agrícolas.

Fabricação complexa dos sensores

Apesar dos avanços tecnológicos nessa área, a fabricação de eletrodos adequados para o monitoramento de plantas carrega desafios. Os materiais precisam ser leves, flexíveis e capazes de aderir à superfície das folhas, recobertas de tricomas, pelos que protegem contra insetos e contribuem para redução da perda de água. Além disso, precisam ser biocompatíveis, ou seja, não podem prejudicar os processos biológicos de desenvolvimento das plantas.

A superação de todos esses desafios a partir de um dispositivo foi descrita no artigo Biocompatible Wearable Electrodes on Leaves toward the On-Site Monitoring of Water Loss from Plants, publicado recentemente no periódico ACS Applied Materials & Interfaces.

O estudo, que usou como amostras plantas de soja e cana-de-açúcar, é resultado de um projeto apoiado pela Fapesp. A investigação mobilizou uma equipe multidisciplinar, que inclui pesquisadores das universidades Estadual de Campinas (Unicamp), Federal do ABC (UFABC) e Harvard (Estados Unidos), além de especialistas e recursos do LNNano, do Laboratório Nacional de Biorrenováveis (LNBR) e da estação de pesquisa Carnaúba do Sirius.

O projeto contou ainda com recursos do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

Como funciona o sensor

O dispositivo desenvolvido em Campinas usa um eletrodo obtido por litografia. Uma peça única recoberta por um filme fino de níquel fixado com a ajuda de um adesivo do tipo micropore. Por esse eletrodo é aplicado um campo elétrico gerado por um capacitor.

A polarização dos íons de nutrientes presentes na água revela com muita sensibilidade mínimas variações de impedância, ou resistência elétrica, que têm relação com os níveis de hidratação da planta.

Ferramentas de aprendizado de máquina – uma técnica de inteligência artificial – ajudaram a selecionar, dentro de um amplo espectro de frequências, a mais adequada para as referências de monitoramento. Também foram usadas para determinar, entre temperaturas de 30 e 20°C, os parâmetros precisos de quantificação de perda de água nas folhas em diferentes condições de microclima.

A aquisição de dados coletados pelos dispositivos é feita por bluetooth, com a ajuda de um smartphone, o que permite automatização de leituras e monitoramento remoto pela internet.

Com informações de Canal Rural.
Foto: Reprodução