Eletrônica

Melanina poderá ser usada para fabricar implantes eletrônicos

Melanina poderá ser usada para fabricar implantes eletrônicos
O processo desenvolvido pela equipe realinha a estrutura da eumelanina, permitindo que os elétrons fluam com maior facilidade. [Imagem: Ludovico Migliaccio et al. - 10.3389/fchem.2019.00162]

Eumelanina

Há muito tempo se sabe que a melanina é um forte candidato para criar uma eletrônica biologicamente compatível, mas os esforços feitos até agora, incluindo a criação de melanina sintética, não deram os resultados esperados porque a substância não apresenta uma condução elétrica tão boa quanto se esperava.

Ao menos até agora.

Ludovico Migliaccio e colegas da Universidade de Nápoles, na Itália, modificaram sutilmente a estrutura da eumelanina aquecendo-a no vácuo, o que foi suficiente para elevar sua condutividade elétrica em mais de um bilhão de vezes.

A eumelanina é um dos dois tipos de melanina; o outro é a feomelanina. Ambos são responsáveis por dar cor aos nossos cabelos e à nossa pele. Na verdade, as melaninas ocorrem naturalmente em praticamente todas as formas de vida. Elas não são tóxicas e não provocam uma reação imunológica, sendo ainda completamente biodegradáveis.

O aumento na condutividade obtido pela equipe finalmente abre caminho para a longamente esperada fabricação de componentes eletrônicos à base de melanina, que podem ser usados em dispositivos implantáveis devido à biocompatibilidade do pigmento.

O que se obteve e o que falta

Para modificar a eumelanina, Migliaccio usou um processo chamado recozimento, já empregado para aumentar a condutividade elétrica e outras propriedades em materiais como metais.

"Todas as análises químicas e físicas da eumelanina pintam o mesmo quadro: Folhas moleculares que compartilham elétrons, empilhadas de qualquer jeito. A resposta parecia óbvia: Arrumar as pilhas e alinhar as folhas, para que todas possam compartilhar elétrons - então a eletricidade irá fluir," justificam os pesquisadores.

Deu certo e o material resultante foi batizado de HVAE, sigla em inglês para Eumelanina Recozida de Alto Vácuo.

A condutividade dos filmes aumentou mais de um bilhão de vezes, alcançando um valor inédito de mais de 300 siemens por centímetro (S/cm) após o recozimento a 600° C por 2 horas - o siemens é o inverso do ohm, que mede a resistência elétrica. Embora esta condutância esteja longe da maioria dos metais - o cobre tem uma condutividade de cerca de 6 x 107 S/cm - o valor alcançado coloca a eumelanina em uma faixa útil para a bioeletrônica.

Mas ainda há um senão a ser resolvido: Os filmes de HVAE criados pela equipe apresentam uma diminuição acentuada da condutividade quando entram em contato com a água, o que limita o uso dos futuros componentes bioeletrônicos ou exigirá que eles recebam algum tipo de revestimento protetor.

"Isso contrasta com a eumelanina não tratada que, embora em uma faixa muito mais baixa, torna-se mais condutora com a hidratação porque conduz a eletricidade via íons e também elétrons. Mais pesquisas são necessárias para entender completamente as contribuições iônicas versus eletrônicas na condutividade da eumelanina, o que pode ser a chave para como usar a eumelanina na prática na eletrônica implantável," disse o professor Alessandro Pezzella.

Bibliografia:

Evidence of Unprecedented High Electronic Conductivity in Mammalian Pigment Based Eumelanin Thin Films After Thermal Annealing in Vacuum
Ludovico Migliaccio, Paola Manini, Davide Altamura, Cinzia Giannini, Paolo Tassini, Maria Grazia Maglione, Carla Minarini, Alessandro Pezzella
Frontiers in Chemistry
DOI: 10.3389/fchem.2019.00162




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