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Melanina, um semicondutor natural para bioeletrônica

Melanina, um semicondutor natural para bioeletrônica
Na primeira linha são apresentadas as estruturas dos compostos e as cores representam diferentes átomos; nas demais, as cores representam a reatividade de cada centro. Esses resultados permitem avaliar qualitativamente reações que ocorrem durante a síntese dos derivados da melanina e propor as prováveis estruturas resultantes.[Imagem: Carlos Frederico de Oliveira Graeff]

Semicondutor natural

A melanina é um polímero biológico natural, responsável pela cor dos nossos cabelos, olhos e pele, mas igualmente disseminada pela natureza, dos seres humanos até os fungos.

O que poucos sabem é que a melanina possui também capacidades de condutividade elétrica e condutividade iônica, que são as formas de transporte de eletricidade dos aparelhos eletroeletrônicos e dos seres vivos, respectivamente.

Isto torna a melanina um componente ideal para a bioeletrônica, dispositivos biologicamente compatíveis que podem fazer a conexão entre o eletrônico e o biológico, com aplicações especialmente na área da saúde, em sensores médicos ou tratamentos de estimulação de tecidos vivos, por exemplo.

Foi essa potencialidade que despertou o interesse dos pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), um instituto que reúne pesquisadores de várias instituições brasileiras, sediado na Universidade Estadual Paulista (Unesp).

"Trata-se de um semicondutor orgânico natural, muito complexo do ponto de vista estrutural porque não é um material sintetizado pelo homem. A maior dificuldade experimental está em fazer o que a ciência dos materiais considera fundamental para o avanço do conhecimento na área: encontrar a relação estrutura-propriedade. Sem essa compreensão estrutural não é possível estabelecer ligações com as propriedades desejadas", explica Carlos Frederico Graeff.

Estrutura eletrônica

A equipe brasileira então combinou o cálculo de estrutura eletrônica à técnica experimental de ressonância eletrônica de spin, utilizada no estudo de radicais livres e de defeitos em materiais, para caracterizar a estrutura da melanina e relacioná-la às suas propriedades bioeletrônicas.

O resultado foi a descoberta de pelo menos dois centros na estrutura molecular da melanina que são responsáveis pelos resultados experimentais apresentados pela substância, incluindo o paramagnetismo.

A expectativa da equipe brasileira é que, ao ajudar a compreender melhor o semicondutor biológico, seus estudos facilitem a exploração de suas propriedades e a sua eventual replicação em compostos sintéticos para uso prático.

A melanina ainda não possui aplicações comerciais, mas sua estrutura já serviu de inspiração para a fabricação de transistores biodegradáveis, usados na construção de um chip experimental para conexão de implantes no corpo humano.

Bibliografia:

Electronic structure calculations of ESR parameters of melanin units
Augusto Batagin-Neto, Erika Soares Bronze-Uhle, Carlos Frederico de Oliveira Graeff
Vol.: 17, 7264-7274
DOI: 10.1039/C4CP05256K




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