Green Synthesized Gold Nanoparticles Using Olive Leaf Extract as an Electrochemical Sensor for Paracetamol and Aspirin in Pharmaceutical and Biological Samples

No mundo da medicina moderna, médicos e farmacêuticos dependem de medições precisas para garantir que medicamentos vitais estejam presentes nas quantidades corretas e livres de contaminantes prejudiciais. Para alcançar isso, cientistas utilizam ferramentas analíticas que podem detectar vestígios ínfimos de substâncias químicas em misturas complexas como sangue, urina ou formulações de comprimidos. Durante décadas, o padrão ouro para essas medições tem sido a cromatografia líquida de alta eficiência, uma técnica que separa substâncias químicas usando bombas potentes e solventes orgânicos. Embora eficaz, este método frequentemente gera um volume significativo de resíduos químicos e requer equipamentos caros. Nos últimos anos, uma revolução silenciosa tem ocorrido no campo da química verde, que busca realizar essas análises necessárias utilizando menos energia, menos materiais tóxicos e recursos mais sustentáveis. O objetivo é criar sensores que sejam não apenas precisos, mas também gentis com o meio ambiente, transformando o próprio ato de medição em uma prática que protege o planeta.

Essa mudança em direção à sustentabilidade é o pano de fundo para um novo estudo conduzido por pesquisadores da Universidade de Najran e da Universidade de Tabuk, na Arábia Saudita. A equipe propôs-se a construir um sensor eletrônico altamente sensível, capaz de detectar dois dos analgésicos mais comuns do mundo: paracetamol e aspirina. Em vez de usar os produtos químicos agressivos e tóxicos tipicamente necessários para fabricar as minúsculas partículas metálicas que fazem esses sensores funcionarem, os cientistas recorreram à natureza. Eles colheram folhas de oliveira frescas, um resíduo agrícola abundante em sua região, e utilizaram um extrato dessas folhas para criar nanopartículas de ouro. Essas nanopartículas são esferas microscópicas de ouro, tão pequenas que milhares poderiam caber na cabeça de um alfinete, as quais atuam como poderosos amplificadores de sinais elétricos. Ao utilizar o extrato de folha de oliveira tanto como um agente redutor para transformar íons de ouro em metal sólido quanto como um agente estabilizante para evitar que as partículas se aglomerassem, os pesquisadores criaram um sensor que é simultaneamente eficaz e ecologicamente correto.

O processo começou com a preparação cuidadosa das folhas de oliveira. Os pesquisadores coletaram folhas frescas de árvores maduras na região de Aljofe, lavaram-nas minuciosamente e secaram-nas à sombra para preservar suas propriedades químicas naturais. Em seguida, moeram as folhas secas até obter um pó fino e ferveram-nas em água para criar um extrato líquido rico e de coloração amarelo-acastanhada. Este extrato é repleto de compostos naturais como fenóis e flavonoides, conhecidos por sua capacidade de doar elétrons. Quando este extrato foi misturado com uma solução contendo sais de ouro e aquecido, ocorreu uma transformação notável. Os íons de ouro na solução, que inicialmente eram amarelo-pálidos, tornaram-se rapidamente de uma cor vermelho-vinho profunda. Essa mudança de cor sinalizou que os íons de ouro haviam sido reduzidos com sucesso em nanopartículas sólidas, um processo impulsionado inteiramente pelos produtos químicos naturais das folhas de oliveira. As nanopartículas resultantes eram esféricas, com um diâmetro médio de cerca de 19 [nanômetros], e permaneceram estáveis na solução sem se aglomerarem, graças ao revestimento natural proporcionado pelo extrato da folha.

Para testar se essas nanopartículas feitas pela natureza poderiam funcionar como um sensor, os pesquisadores as depositaram sobre um eletrodo de carbono vítreo liso, uma ferramenta padrão na análise eletroquímica. Eles então compararam este novo sensor com outras duas versões: uma feita com nanopartículas criadas através de métodos químicos tradicionais envolvendo citrato sintético, e um eletrodo nu, sem nanopartículas. Quando introduziram paracetamol e aspirina ao sensor, os resultados foram impressionantes. O sensor de folha de oliveira foi capaz de detectar ambos os fármacos simultaneamente com alta precisão. Ele identificou o paracetamol em concentrações tão baixas quanto 0,032 micromolar e a aspirina em 0,15 micromolar. Esses limites de detecção são comparáveis a, e em alguns casos superiores a, muitos sensores construídos com nanopartículas sintetizadas quimicamente. O sensor funcionou medindo a corrente elétrica gerada quando os fármacos sofreram oxidação na superfície das partículas de ouro. A presença das nanopartículas fez com que essa reação ocorresse muito mais rápido e em voltagens mais baixas do que ocorreria em um eletrodo nu, permitindo que o sensor captasse até mesmo os sinais mais tênues dos fármacos.

Os pesquisadores não pararam na prova de que o sensor funcionava em um ambiente de laboratório; eles o testaram em amostras do mundo real para ver se ele conseguiria lidar com a complexidade de medicamentos reais e fluidos humanos. Eles analisaram comprimidos comerciais de paracetamol e aspirina, dissolvendo-os e medindo o conteúdo de fármaco. As leituras do sensor coincidiram com as quantidades rotuladas nos frascos com uma precisão superior a 98%, alinhando-se estreitamente com os resultados do método padrão de cromatografia laboratorial. Eles também testaram o sensor em amostras de urina e saliva humanas que foram enriquecidas com quantidades conhecidas dos fármacos. Nesses fluidos biológicos, que contêm muitas outras substâncias que poderiam interferir na medição, o sensor manteve sua precisão, recuperando entre 96,8 e 103,8 por cento dos fármacos adicionados. Isso demonstrou que as nanopartículas de folha de oliveira foram seletivas o suficiente para ignorar o ruído de fundo de sais, proteínas e outros metabólitos encontrados no corpo, focando apenas nos fármacos alvo.

Uma parte crucial deste estudo foi a avaliação do impacto ambiental do novo método. Os pesquisadores utilizaram um sistema de pontuação especializado chamado AGREE, que avalia técnicas analíticas com base em doze princípios da química verde, tais como redução de resíduos, eficiência energética e o uso de solventes seguros. O sensor construído com nanopartículas de folha de oliveira recebeu uma excelente pontuação de 0,82 de 1,0, colocando-o no nível superior dos métodos analíticos verdes. Em contraste, o sensor construído com nanopartículas sintetizadas quimicamente obteve 0,61, e o método tradicional de cromatografia líquida obteve apenas 0,38. A alta pontuação do novo sensor deveu-se, em grande parte, ao uso de água como solvente, à ausência de agentes redutores tóxicos e à utilização de resíduos agrícolas como matéria-prima. Esta avaliação quantitativa confirmou que os pesquisadores haviam criado com sucesso uma plataforma de detecção que não compromete o desempenho em prol do meio ambiente.

O estudo conclui que o uso de extrato de folha de oliveira para a síntese de nanopartículas de ouro oferece um caminho viável e sustentável para a construção de sensores eletroquímicos. O método transforma um subproduto agrícola comum em uma ferramenta de alta tecnologia capaz de monitorar níveis de fármacos tanto em produtos farmacêuticos quanto em amostras biológicas. Embora os pesquisadores tenham observado que testes adicionais em amostras clínicas autênticas de pacientes seriam valiosos, seus achados atuais fornecem evidências sólidas de que a síntese verde pode produzir sensores tão confiáveis quanto aqueles feitos com a química convencional. Ao integrar os princípios da química verde com a nanotecnologia avançada, este trabalho sugere um futuro onde as ferramentas utilizadas para proteger a saúde humana são, elas próprias, desenhadas para proteger o planeta.