Novo transistor permite que dispositivos eletrônicos que troquem informações com seres vivos

Dispositivos elétricos e eletrônicos, de uma lâmpada a um tablet, enviam informações por meio de elétrons. Por outro lado, o corpo humano e demais organismos enviam sinais e recebem impulsos para realizar tarefas por meio de íons e prótons.

Um grupo de cientistas da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, e da Universidade de Waterloo, no Canadá, desenvolveu um transistor que usa prótons no lugar de elétrons, abrindo a possibilidade de fabricação de dispositivos que possam se comunicar diretamente com seres vivos. O estudo será publicado esta semana na revista Nature Communications.

Diversos grupos de pesquisa no mundo estudam o desenvolvimento desse tipo de tecnologia, que poderá ser empregado em próteses ou em sensores biológicos, mas as pesquisas estão voltadas para a comunicação eletrônica, com partículas carregadas negativamente, e não positivamente ou neutras, como prótons e íons.

“O desafio está na interface: como fazer com que um sinal eletrônico seja traduzido em um sinal iônico e vice-versa?”, disse Marco Rolandi, professor de ciência dos materiais e engenharia da Universidade de Washington e primeiro autor do artigo.

“Nós encontramos um biomaterial que é muito bom na condução de prótons e permite o potencial de interagir com sistemas vivos”, afirmou.

No corpo humano, prótons atuam junto a espécies de interruptores – ligando ou desligando-os – que são fundamentais para a transferência biológica de energia. Íons abrem e fecham canais na membrana celular para impulsionar coisas para dentro e para fora das células.

Animais, como o homem, usam íons para, por exemplo, flexionar seus músculos ou na transmissão de sinais cerebrais. Uma máquina que seja compatível com um sistema vivo poderia monitorar tais processos. Em teoria, isso poderia levar à geração de correntes de prótons para controlar diretamente determinadas funções.

Um primeiro passo rumo a esse tipo de controle é o transistor apresentado no novo estudo, capaz de enviar correntes de prótons. O protótipo é um transistor de efeito de campo, um tipo que inclui três terminais – porta, fonte e dreno – para a corrente.

O protótipo é o primeiro desses transistores a usar prótons. Ele é bem mais fino que um fio de cabelo, medindo apenas 5 micrômetros de espessura – 1 micrômetro é a milionésima parte de 1 metro.

O transistor foi feito com o uso de quitosana, polissacarídeo derivado do exoesqueleto de crustáceos. A quitosana absorve água e forma muitas ligações de hidrogênio, permitindo que os prótons pulem de uma ligação para outra.

O protótipo também leva silício, o que o torna incompatível com o uso no corpo humano, mas os pesquisadores pretendem desenvolver versões com outros materiais, que possam ser implantadas sem problemas de rejeição ou dano físico.

O artigo A polysaccharide bioprotonic field-effect transistor (doi:10.1038/ncomms1489), de Chao Zhong e outros, pode ser lido por assinantes da Nature Communications em www.nature.com/naturecommunications.

Fonte: Agência FAPESP
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