Cientistas desenvolvem filme de polímero inspirado na seda de aranha para conectar tecidos biológicos a dispositivos eletrônicos
Conjunto de eletrodos adaptativos e responsivos à água como estimulação implantável e eletrodos de registro.a , Esquema (parte superior) e fotografia (parte inferior) de um conjunto flexível de eletrodos WRAP. b , Filme Au em hidrogel de poliacrilamida seco e filme WRAP. O umedecimento causou a contração do filme WRAP-Au e um ligeiro aumento na resistência. c , Imagens de microscópio óptico de domínios de Au descontínuos no substrato isotropicamente inchado (parte superior) e malha de Au contínua em um filme PC-WRAP (parte inferior). d , Alterações na impedância (gráficos sólidos) e no ângulo de fase (gráficos vazios) do eletrodo WRAP sob tensão (20%, 40%). e , Medição de transientes de tensão Ema e Emc do eletrodo WRAP que deve permanecer dentro da janela de eletrólise da água (−0,6–0,8 V). f , Esquema mostrando que os procedimentos de implantação dos eletrodos WRAP são mais simples e seguros em comparação com os dos eletrodos convencionais. Crédito:Natureza (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06732-y Uma equipe de cientistas de materiais afiliados a diversas instituições em Cingapura e na China desenvolveu um filme de polímero inspirado na seda de uma aranha que pode ser usado para conectar tecidos biológicos a um dispositivo eletrônico. Seus resultados são publicados na revista Nature . Os editores da Nature publicaram um Research Briefing descrevendo o trabalho na mesma edição.
Os cientistas têm trabalhado para desenvolver um material para conectar tecido biológico a um dispositivo eletrônico há algum tempo – tal material permitiria implantes médicos que não seriam rejeitados, por exemplo, ou conexões de membros protéticos ou dispositivos para controlar órgãos, como como marca-passos cardíacos. A maioria desses esforços foi insuficiente, no entanto, devido a problemas de rigidez e resposta imunológica ou à introdução de outras questões de segurança.
Uma via promissora de investigação envolveu o estudo de películas finas e macias que poderiam ser aplicadas a um órgão, como o coração, e que seriam embaladas mediante aplicação – semelhante à forma como os plásticos são utilizados para embalar produtos de consumo. Esforços anteriores mostraram-se promissores, mas sofreram com problemas de firmeza e escassez de materiais que encolhem quando expostos à temperatura do corpo humano ou à água. Neste novo esforço, a equipe de pesquisa superou esses problemas.
Para criar o filme, os pesquisadores recorreram a draglines de seda de aranha, que encolhem quando expostas a alta umidade ou água. A equipe criou um polímero com propriedades cristalinas semelhantes às draglines de seda, com uma estrutura inicial que permanece no lugar até a exposição à água – a água quebra a estrutura cristalina, forçando a contração da estrutura.
A equipe chamou seu produto de filme de polímero adaptável à forma (WRAP) responsivo à água. Os testes mostraram que seus filmes não apenas encolhem, mas também se adaptam aos objetos quando esticados sobre eles. Em seguida, a equipe criou eletrodos para uso com seu WRAP usando camadas metálicas condutoras de elétrons com um material isolante cobrindo-as. Eles então aplicaram os eletrodos encapsulando-os com outra camada de isolamento.
Até agora, os investigadores testaram o seu filme apenas em laboratório, mas estão confiantes de que funcionará bem no corpo e, uma vez demonstrado, os produtos baseados nele deverão revelar-se adequados para utilização numa ampla variedade de aplicações médicas.
Mais informações: Junqi Yi et al, Filmes de polímero supercontrátil responsivos à água para interfaces bioeletrônicas, Natureza (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06732-y Filmes de polímero inspirados na seda de aranha conectam tecidos biológicos e dispositivos eletrônicos, Natureza (2023). DOI:10.1038/d41586-023-03653-8
