Caraterização da toxicidade de carbamatos in vivo e desenvolvimento de um biossensor para controlo alimentar

Abstract

Os carbamatos são um grupo de pesticidas amplamente usados na agricultura, embora sendo benéficos na melhoria da produção, apresentam toxicidade para os organismos não alvo. Dada a dispersão dos respetivos resíduos na água, no solo, no ar e nos alimentos, estes pesticidas representam um potencial risco para a saúde humana. O presente trabalho propõe a caraterização da toxicidade in vivo de dois pesticidas da classe dos carbamatos, o tiodicarbe e o aminocarbe, em ratos machos Wistar e o desenvolvimento de um biossensor enzimático para a deteção de resíduos destes carbamatos em laranjas. Para a caraterização toxicológica, os animais foram expostos oralmente aos pesticidas referidos, em doses subletais de 10, 20 e 40 mg kg-1 do seu peso corporal, durante 30 dias para o tiodicarbe e 14 dias para o aminocarbe. A avaliação toxicológica foi efetuada através da observação dos sinais de toxicidade, da monitorização do peso corporal, de análises hematológicas, bioquímicas, imunológicas e histológicas. Os resultados obtidos mostraram alterações no sangue dos ratos expostos a esses carbamatos e lesões degenerativas em vários órgãos e tecidos, enfatizando os possíveis riscos para a saúde. No desenvolvimento do biossensor enzimático foram testados o grafeno e os nanotubos de carbono como nanomateriais de construção e a enzima lacase extraída do fungo Trametes versicolor, como elemento enzimático. Foram otimizados os parâmetros voltamétricos e o tempo de incubação da enzima. O biossensor foi aplicado na deteção dos carbamatos em amostras de laranjas. A avaliação do biossensor foi efetuada usando métodos eletroquímicos como a voltametria cíclica e voltametria de onda quadrada. Os resultados obtidos demonstraram que o grafeno, os nanotubos de carbono e a lacase são excelentes materiais para a construção do biossensor, proporcionando boa sensibilidade e limites de deteção e de quantificação aceitáveis. Obtiveram-se bons valores de recuperação, indicando que o biossensor desenvolvido poderá constituir uma nova abordagem no âmbito do controlo alimentar. Em conclusão, salienta-se a interdisciplinaridade deste estudo que permitiu uma visão global da toxicidade do tiodicarbe e do aminocarbe em pequenos roedores, com possíveis implicações para a saúde pública. Este trabalho demonstra ainda a importância do desenvolvimento de biossensores para a pesquisa de resíduos em citrinos, representando uma mais valia no contexto da segurança alimentar.

Carbamates are a group of pesticides extensively used in agriculture, being beneficial in improving the production, even though they have toxicity to non-target organisms. Due to the dispersion of the respective residues into the water, soil, air and food, these pesticides pose a potential risk to human health. This research aims the characterization of in vivo toxicity of two pesticides of the carbamates class, thiodicarb and aminocarb, in male Wistar rats. The development of an enzyme biosensor for the detection of residues of these carbamates in oranges is another goal. For toxicological characterization, animals were exposed orally to those pesticides in sublethal doses of 10, 20 and 40 mg kg-1 of body weight for 30 days for thiodicarb and 14 days for aminocarb. The toxicological evaluation was performed by observation of toxic signs, monitoring of body weight, hematological, biochemical, immunological and histopathological studies. The results showed deleterious changes in the blood of rats exposed to these carbamates and degenerative lesions in various organs and tissues, emphasizing the potential health risks. Graphene and carbon nanotubes were tested as building element nanomaterials for the development of an enzymatic biosensor; laccase from Trametes versicolor was the selected enzyme. Voltammetric parameters and the incubation time of enzyme were optimized. The developed biosensor was applied for the detection of carbamates in samples of oranges. The evaluation of the biosensor´s performance was achieved using the electrochemical methods, namely cyclic voltammetry and square wave voltammetry. The results showed that graphene, carbon nanotubes and laccase are excellent materials for the construction of the biosensor, providing good sensitivity and acceptable limits of detection and quantification. Good recovery values were obtained, indicating that the biosensor can constitute a novel approach for food safety assessment. As a conclusion, it is worth to mention the interdisciplinary approach used in this study that allowed to characterize the toxicity of thiodicarb and aminocarb in small rodents, with possible implications for public health. This research also showed the importance of the development of biosensors for the detection of pesticide residues in fruits, representing an interesting contribution for the food safety area