Técnica criada na USP barateia fabricação de sensores

Com informações do IQSC e Fapesp - 22/11/2021

O método é simples e exige apenas equipamentos já disponíveis nos laboratórios universitários.
[Imagem: Victor Takekawa]

Substituto para o fotorresiste

Pesquisadores da USP de São Carlos (SP) desenvolveram um novo método que poderá tornar a fabricação de eletrodos e sensores até 66% mais barata.

A inovação consistiu no desenvolvimento de um substituto para um reagente - chamado fotorresiste - usado no processo atual de fabricação desses componentes, que pode custar até US$ 1 mil o litro.

O substituto é um adesivo cortado a laser que garante alta eficiência e facilita a fabricação em larga escala, além de demandar equipamentos e laboratórios menos sofisticados do que a fotolitografia, a técnica tradicionalmente utilizada na produção de microchips de computadores.

Isso permite fabricar os componentes a um custo muito menor - na verdade, os protótipos foram fabricados com equipamentos já disponíveis na universidade.

Mesmo com as alterações na fabricação, os sensores se mantiveram eficazes e os resultados das análises permaneceram confiáveis. "A princípio, qualquer sensor de dimensões milimétricas pode ser feito com essa nova metodologia. Um número maior de laboratórios em todo o Brasil poderá usar esses procedimentos sofisticados, mas com baixo custo," contou a professora Laís Brazaca.

Fabricação de sensores com adesivo

No processo tradicional, o fotorresiste é aplicado na base do que virá a ser o eletrodo, geralmente, um vidro. Em seguida, um molde com o desenho específico desejado para o sensor é colocado em cima dessa base e ambos são expostos à luz ultravioleta (UV), que grava o desenho na peça.

O componente passa então por uma máquina que deposita metal em vapor na região demarcada pelo molde. Por fim, é realizado o processo de revelação, mantendo o metal somente nas áreas em que a luz UV incidiu, finalizando o sensor.

Na nova técnica, os adesivos são cortados a laser e colados sobre o vidro, substituindo o reagente empregado no método convencional. O restante do processo se repete até que, no final, basta descolar o adesivo da base que o sensor já está pronto. "Ainda precisamos passar o eletrodo pelo vaporizador de metal, mas essa etapa é mais acessível," disse Laís.

Ilustração da técnica de fabricação que elimina a necessidade do fotorresiste.
[Imagem: Victor Takekawa]

Aplicações

A inovação foi pensada inicialmente para a produção de sensores de condutividade, que medem, por exemplo, o teor de sais em amostras com base nas variações da corrente elétrica que passa pelo componente. "Quanto mais sais uma amostra possui, maior é a corrente elétrica que percorre os eletrodos", explicou o professor Emanuel Carrilho.

A partir da interpretação desses dados, é possível descobrir, por exemplo, se há contaminantes em uma estação de tratamento de esgoto ou mesmo a quantidade de nutrientes em uma plantação hidropônica (cultivo sem solo).

Mas há aplicações em outras áreas, como nos diagnósticos de saúde. Um exemplo seria a detecção da síndrome do olho seco, doença causada por problemas nas glândulas que produzem a lágrima, prejudicando a lubrificação dos olhos. "A partir da análise da condutividade, o sensor pode diferenciar a lágrima de uma pessoa portadora da síndrome de uma lágrima saudável," ressaltou o professor Emanuel.

Nessa linha, a equipe pretende trabalhar agora com biossensores que meçam a variação de condutividade, para detectar moléculas específicas que poderão auxiliar no diagnóstico de doenças.