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Eletrônica

Células sintéticas são usadas para formar dispositivos eletrônicos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/07/2009

Células sintéticas são usadas para formar dispositivos eletrônicos
Poros entre as membranas duplas das células sintéticas permitem a passagem de íons e seu funcionamento como um dispositivo eletrônico.[Imagem: Nature]

Cientistas ingleses e norte-americanos, trabalhando conjuntamente, demonstraram a possibilidade de utilizar "células sintéticas", ou protocélulas, como dispositivos eletrônicos, abrindo caminho para a construção de interfaces entre equipamentos eletrônicos, como próteses e implantes, e os tecidos biológicos onde eles são implantados.

"Células sintéticas"

O termo "célula sintética" necessita das aspas porque as protocélulas nada mais são do que um fluido envolto por uma membrana oleosa, sem qualquer proteína e nem qualquer outro mecanismo de funcionamento que a faça aproximar-se de uma célula viva.

Contudo, mesmo tão simples, a equipe do professor Hagan Bayley demonstrou que as protocélulas podem funcionar conjuntamente, resultando em um dispositivo que é bem mais complexo do que as protocélulas individuais.

Conversor AC/DC quase-biológico

Os pesquisadores demonstraram o funcionamento do circuito sintético-biológico construindo um conversor AC/DC, um dispositivo que converte corrente alternada, como a eletricidade disponível nas tomadas domésticas, em corrente contínua, como a eletricidade usada pelos equipamentos eletrônicos portáteis.

Num ambiente aquoso, em que podem circular sem atrito, as protocélulas unem-se, podendo funcionar como uma espécie de Lego líquido, com a vantagem de que as peças se encontram sozinhas. Quando entram em contato umas com as outras, suas membranas se tocam, formando uma membrana dupla.

Funcionamento do circuito biológico-sintético

Para fazer com que as protocélulas troquem sinais elétricos entre si, passando a funcionar como um dispositivo eletrônico, os pesquisadores usaram uma toxina bacteriana que causa infecções em mamíferos. A toxina faz furos microscópicos na membrana das células sintéticas, da mesma forma que faz nas células biológicas vivas.

Quando eletrodos são conectados a um conjunto de protocélulas reunidas, fornecendo-lhes energia, os poros permitem que átomos carregados eletricamente fluam de uma protocélula para outra.

Como o furo na membrana dupla somente se mantém enquanto há um fluxo iônico, torna-se possível fazer o sistema funcionar como um dispositivo eletrônico, da mesma forma que um transístor chaveia continuamente entre os estados ligado e desligado.

"Se você conectar a bateria, a corrente irá fluir, mas se você desligá-la a corrente pára instantaneamente - as protocélulas passam a funcionar como se fossem um diodo semicondutor," explica Bayley.

Quatro protocélulas juntas, formando um quadrado de duas por duas, devidamente controladas pelo fluxo de corrente, funcionam como um retificador, capaz de transformar corrente alternada em corrente contínua, um dispositivo muito simples, mas presente em virtualmente todos os equipamentos eletrônicos.

Interface entre biológico e eletrônico

A própria conexão entre as protocélulas e os eletrodos já demonstra uma interface entre biológico e eletrônico. Mesmo sendo apenas uma prova de conceito, sem utilização prática imediata, o experimento aponta para a possibilidade concreta de se construir essas conexões em maior escala, conectando dispositivos biônicos ou robóticos a organismos vivos.

Os conjuntos de protocélulas também poderão ser usados como suporte e guia para o crescimento de tecidos biológicos, um dos maiores problemas com que se depara a biologia atual, principalmente nas pesquisas com células-tronco - nas experiências de laboratório, as células reproduzem-se de forma anômala, sem a organização necessária para a formação de tecidos e órgãos artificiais.

Bibliografia:

Droplet networks with incorporated protein diodes show collective properties
Giovanni Maglia, Andrew J. Heron, William L. Hwang, Matthew A. Holden, Ellina Mikhailova, Qiuhong Li, Stephen Cheley, Hagan Bayley
Nature
June 2009
Vol.: Published online ahead of print
DOI: 10.1038/nnano.2009.121
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