Prova de conceito do uso da Plataforma BioSearch para a detecção de resíduos de benzilpenicilina no leite

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Dissertação de mestrado

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Proof of concept of using the BioSearch Platform for the detection of benzylpenicillin residues in milk

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Resumo

O leite é um alimento de alto valor nutricional e grande relevância econômica e social no Brasil. Entretanto, resíduos de antimicrobianos, como a benzilpenicilina, podem estar presentes no leite em decorrência do uso terapêutico em vacas lactantes, especialmente quando há falhas no cumprimento do período de carência, representando riscos à saúde pública, prejuízos à indústria e perdas econômicas significativas ao produtor rural. Para minimizar esses impactos, a detecção desses resíduos é regulada por órgãos fiscalizadores e realizada por testes confirmatórios sensíveis, porém, de alto custo, o que limita seu uso rotineiro. Como alternativa, testes de triagem, amplamente utilizados por produtores, permitem uma detecção inicial mais rápida e econômica, embora apresentem limitações de reprodutibilidade e interpretação. A empresa Evomilk, atuante no setor de laticínios, identificou a necessidade de métodos de triagem alternativos mais confiáveis e acessíveis para o monitoramento de antimicrobianos, motivando o desenvolvimento deste projeto. Nesse contexto, e em colaboração com a Evomilk, este trabalho objetivou realizar a prova de conceito da Plataforma BioSearch para detecção de benzilpenicilina no leite. A Plataforma consiste em uma tecnologia nacional inovadora baseada no espalhamento dinâmico de luz despolarizada (D-DLS), que utiliza biossensores ópticos capazes de detectar a interação entre analitos e anticorpos sem necessidade de marcadores secundários, permitindo medições rápidas e in loco. Para tanto, foram desenvolvidosbiossensorescompostos por nanobastões de ouro funcionalizados com anticorpos monoclonais IgG anti-penicilina, capazes de reconhecer o anel beta-lactâmico da benzilpenicilina. Testes iniciais realizados em leite em pó desnatado Difco Skim Milk mostraram boa reprodutibilidade, seletividade e sensibilidade para detectar poucos ppm de benzilpenicilina em menos de 10 minutos. Esses resultados indicam que a tecnologia tem potencial para ser utilizada como teste de triagem em fazendas e cooperativas, identificando o leite contaminado antes do envio aos laticínios. Estudos futuros concentrarão em amostras de leite obtidas diretamente de laticínios, validação e aprimoramento da sensibilidade para atingir limites regulatórios (poucos ppb).

Abstract

Milk is a food of high nutritional value and great economic and social importance in Brazil. However, residues of antimicrobials, such as benzylpenicillin, may be present in milk as a result of therapeutic use in lactating cows, especially when there are failures to comply with the withdrawal period, representing risks to public health, losses to the industry, and significant economic losses for the rural producer. To minimize these effects, the detection of antimicrobial residues is regulated by official agencies and commonly performed using sensitive confirmatory tests. Nevertheless, these tests are expensive and not suitable for routine use. As an alternative, screening tests, widely used by producers, enable faster and more cost-effective preliminary detection, although they present limitations in reproducibility and interpretation. Evomilk, a company in the dairy sector, identified the need for more reliable and accessible alternative screening methods for antimicrobial monitoring, which motivated the development of this project. In this context, and in collaboration with Evomilk, this study aimed to demonstrate the proof of concept of the BioSearch Platform for the detection of benzylpenicillin in milk. The platform represents an innovative Brazilian technology based on depolarized dynamic light scattering (D-DLS), employing optical biosensors capable of detecting interactions between analytes and antibodies without the need for secondary markers, thus allowing rapid and in situ measurements. For this purpose, biosensors composed of gold nanorods functionalized with monoclonal IgG anti-penicillin antibodies were developed, capable of recognizing the β-lactam ring of benzylpenicillin. Initial tests performed in reconstituted Difco Skim Milk Powder demonstrated good reproducibility, selectivity and sensitivity for detecting low ppm levels of benzylpenicillin in less than ten minutes. These results indicate that the technology has strong potential to be used as a screening test in farms and cooperatives, enabling the identification of contaminated milk before it reaches dairy plants. Future studies will focus on testing milk samples collected directly from dairies, validation, and improving sensitivity to reach regulatory limits (a few ppb).

Assunto

Microbiologia, Leite, Anti-Infecciosos, Técnicas Biossensoriais, Indústria Alimentícia

Palavras-chave

Qualidade do leite, Resíduos de antimicrobianos, Biossensores, Detecção inovadora, Indústria alimentícia

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