- Patrik Breitenbach
- agosto 3, 2023
- 9:04 am
Você sabia que podemos usar espectroscopia de bioimpedância elétrica (EBE ou EIS) para estimar a Contagem de Células Somáticas (CCS) no leite?
Neste artigo vamos falar sobre um dos pilares de inovação da Bionexus, que possui um time apaixonado por tecnologia e que ama compartilhar conhecimentos sobre as aplicações de espectroscopia para análise de alimentos.
Caso você tenha mais curiosidade em saber um pouco mais sobre espectroscopia, convidamos a ler o nosso artigo “O que é espectroscopia e para que serve?”.
O que é EBE ou EIS?
A Espectroscopia de Bioimpedância Elétrica, também conhecida por Espectroscopia de Impedância ou Eletroquímica, consiste fazer fluir um sinal elétrico por uma amostra de leite e analisar a alteração causada neste sinal após a interação. Mas como podemos injetar um sinal elétrico que não seja perigoso ou destrutivo? Você provavelmente deve estar se perguntando a mesma coisa, pois eletricidade remete a energia, tal como temos em nossas tomadas.
Para responder a sua pergunta imagine que você esteja pegando esta energia da sua tomada e você tem em mãos um equipamento eletrônico, capaz de diminuir a potência deste sinal inúmeras vezes até um nível em que este passe despercebido sem nem ao mesmo causar nenhum dano. É exatamente isso que é feito para utilizar esta tecnologia e torná-la segura. E a segurança desta técnica é avançado ao nível de ser utilizada para medirmos composição corporal em humanos, sem nenhum efeito adverso.
Agora que sabemos que é a energia elétrica que usamos como veículo para caracterizar uma amostra. Você deve estar se perguntando como um sinal elétrico pode estimar quantas células somáticas existem no leite?
O princípio da análise de CCS com EIS
O sinal que injetamos na amostra tem diferentes frequências, por isso o termo espectroscopia, ou seja, para quem é leigo são ondas com diferentes tamanhos podendo ser menores ou maiores. Essas ondas podem variar de quilômetros de comprimento a apenas alguns micro-metros. Cada onda vai interagir com diferentes constituintes de leite dependendo do tamanho da onda e das dimensões do constituinte. Neste caso, utilizando a CCS por exemplo, as ondas podem contornar as membranas celulares, parar com o contato com a célula e ou atravessar diretamente sem desviar seu caminho, conforme ilustra a Figura 1.
Figura 1. Ilustração do princípio de espectroscopia em corrente interagindo com o meio celular, onde, (a) baixa frequência ou ondas de tamanho maior, (b) média frequência e (c) ondas de alta frequência ou menor comprimento. [1]
O sinal de cada frequência obtido após atravessar a amostra de leite então é convertido em uma medida chamada de impedância, representada matematicamente pelo símbolo Z.
A impedância é calculada a partir da interação dos sinais, e representa a resistência ou impedimento do sinal em atravessar determinada substância. O meio celular em determinadas frequências, naturalmente tende a impedir o fluxo de sinal em determinada frequência, pois possui membranas com características específicas. Simplificando, podemos considerar que quanto maior a quantidade de CCS no leite, maior será a quantidade de sinal impedido de atravessar, provocando alterações conhecidas nos sinais. Com este conceito conseguimos associar a impedância com o nível de CCS e através de cálculos matemáticos e inteligência artificial estimar a faixa da contagem de células.
Antes de entender os benefícios dessa técnica é importante rever os benefícios de conhecer a CCS individual de cada animal.
Quais os benefícios de identificar a CCS individual de vacas?
Em geral quando temos uma CCS alta no rebanho não são todos os animais que estão contabilizando para este problema. Normalmente, em torno de 20% dos animais são os maiores causadores de problema. Por isso a primeira vantagem de se identificar animais de CCS alta está em saber quais são as vacas problemáticas.
A segunda vantagem é identificação da mastite precocemente. Se mantivermos uma rotina periódica de monitoramento de CCS, podemos identificar animais sadios com sinais de estar entrando em quadro de mastite. Tudo isso, através do histórico de CCS que vai aumentando ao longo dos períodos de análise ou de um período para outro.
A terceira vantagem, é usar a CCS como ferramenta para ajudar na escolha de tratamento ou não de mastites. Por exemplo, vacas com mastite subclínica e histórico de CCS alta tem pouca chance de cura, neste caso não gastamos recursos em tratamento durante a lactação, devendo focar nossos esforços no tratamento de secagem. Caso o animal continue neste comportamento por toda lactação, avaliamos a possibilidade do seu descarte da linha de produção.
Em resumo, identificar animais com CCS alta e acompanhar o histórico de CCS nos permite maior assertividade na tomada de decisões que vão beneficiar a produção. Assim, através da antecipação de tratamentos, práticas de manejo, economia de recursos com tratamentos, teremos maior produtividade e menor probabilidade de infecção por mastite de novos animais.
E agora que aprendemos todas essas informações podemos te explicar como a espectroscopia de impedância elétrica e a Bionexus podem te ajudar!
Quais as vantagens da EIS no monitoramento de CCS?
A técnica de EIS tem várias vantagens. A primeira vantagem do uso desta técnica é que ela não necessita do uso de reagentes, e usa somente uma pequena fração de leite, em torno de 50 mL. Isso traz tanto benefícios operacionais quanto ao custo de utilização da amostra, bem como não há necessidade de descarte da amostra permitindo sua reutilização para múltiplas análises ou para outros fins analíticos.
A segunda vantagem é o tempo de análise que requer apenas alguns segundos para posicionamento da amostra no sensor até a coleta do espectro e cálculo dos resultados. Em nosso produto de espectroscopia EIS, o Milkspec®, são necessários em torno de 10 segundos para obtenção do resultado de CCS e alguns indicadores de composição do leite.
A terceira vantagem está no tamanho do equipamento. Ele pode ser transportado e levado até a fazendas, laboratórios e indústrias para sua utilização.
Caso tenha interesse em saber mais, entre em contato para conhecer nossos produtos de espectroscopia EIS, que contam com análise de CCS rápida, portabilidade para transporte do analisador e armazenamento de resultados em nuvem, permitindo que seus resultados sejam acessados em qualquer local com conexão a internet.
Quer saber mais sobre metodologias para análise de CCS? Leia também este artigo “CCS, mastite e metodologias de análise“.
Um abraço e até a próxima!
Referências
[1] Veiga, E. A., “Desenvolvimento de um sistema de bioimpedância elétrica baseado em FPGA,” Dissertação de Mestrado. Universidade do Estado de Santa Catarina., p. 104, 2013.
Graduado em Zootenia, com mestrado pela Universidade do Estado de Santa Catarina. Especialista em pesquisa e desenvolvimento na Bionexus. Origem de família de produtores de leite, é apaixonado por tecnologia e inovação, modelagem matemática e estudos que envolvem espectroscopia e análise de alimentos. Gosta de uma boa cerveja e aproveitar um churrasco com amigos e família.