Por anos, os cientistas se perguntam se o coração e os vasos adjacentes podem ter evoluído para ser piezoelétricos, o que significa que o tecido pode gerar uma carga elétrica quando comprimido. Eles pensaram que talvez o coração tire proveito dessa relação eletromecânica para poder décadas de batimento contínuo. Embora alguns estudos tenham apoiado a ideia de que as paredes da aorta são piezoelétricas ou mesmo ferroelétricas, onde dipolos elétricos permanentes podem ser trocados por um campo elétrico, a pesquisa mais recente não encontrou evidências dessas propriedades.

Uma colaboração de pesquisadores alemães investigou a questão testando amostras de aorta de porco usando uma configuração tradicional, conhecido como Sawyer-Tower, para detectar ferroeletricidade. Seus experimentos sugerem que a aorta não tem propriedades especiais, e, em vez disso, atua como um material dielétrico padrão que não conduz corrente. Eles relataram essas descobertas esta semana em Cartas de Física Aplicada .

Os cientistas perceberam pela primeira vez que os tecidos biológicos podem ser piezoelétricos na década de 1950, quando os cientistas japoneses Eiichi Fukada e Iwao Yasuda detectaram essa propriedade no tecido ósseo. No final de 1800, os cientistas sabiam que os ossos se fortalecem em resposta ao estresse aplicado, mas pesquisas posteriores mostraram que a compressão óssea gera uma carga elétrica, que estimula processos biológicos para fortalecer o tecido ósseo. Desde então, cientistas detectaram piezoeletricidade em outros tecidos, incluindo a traqueia, intestinos, fibras musculares e até cascas de lagosta.

Estudos recentes usando uma técnica chamada microscopia de força piezoresposta (PFM) ofereceram evidências de que aortas de porco não são apenas piezoelétricas, mas também ferroelétricas. que é um pré-requisito para a piezoeletricidade em materiais desordenados. PFM é uma técnica poderosa para detectar piezoeletricidade e comutação ferroelétrica, mas pode abordar apenas áreas do tamanho de um micrômetro. Além disso, em testes de ferroeletricidade, a técnica pode criar artefatos enganosos.

"Houve muita controvérsia sobre este assunto, "disse Thomas Lenz do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros e um dos autores do estudo. Ele e seus colegas avaliaram a discussão usando uma configuração simples da Torre Sawyer, usado pela primeira vez por C.B. Sawyer e C.H. Torre para medir loops de histerese ferroelétrica em 1929.

A técnica da Torre Sawyer envolve a aplicação de um campo elétrico a um material e a medição do deslocamento elétrico resultante. Acoplado a um sensor fotônico, os pesquisadores podem medir simultaneamente como o material muda de forma em resposta à corrente. Ao contrário do PFM, a técnica fornece resultados quantitativos em propriedades eletromecânicas em larga escala.

Os pesquisadores trabalharam com biólogos e anestesiologistas do University Medical Center Mainz, Na Alemanha, para obter aortas de porco. Eles preservaram pedaços de aorta da mesma forma que os estudos anteriores usando PFM. Eles descobriram que quando aplicaram um campo elétrico sobre um pedaço de tecido do tamanho de um centímetro, mudou de forma como qualquer material dielétrico mostrando eletrostrição.

Se o coração ou outros tecidos fossem ferroelétricos e piezoelétricos, então, eles precisariam ser compostos de um biopolímero com uma estrutura de cristal polar. Para a aorta, isso é extremamente improvável porque suas paredes têm uma estrutura anatômica complexa que é diferente dos ossos, onde a estrutura polar do colágeno produz suas fascinantes propriedades piezoelétricas.

“Não vimos nenhum sinal de piezoeletricidade ou ferroeletricidade, e pensamos que deveríamos contribuir com a discussão científica, "disse Lenz, observando que seu trabalho é apenas uma linha de evidência neste tópico. "É uma pena. Eu teria gostado de estudar mais."