p Inspirado por minúsculas nanoestruturas em asas de borboleta transparentes, os engenheiros da Caltech desenvolveram um análogo sintético para implantes oculares que os torna mais eficazes e duradouros. Um artigo sobre a pesquisa foi publicado em Nature Nanotechnology . p Seções das asas de uma borboleta asa de vidro longtail são quase perfeitamente transparentes. Três anos atrás, O pesquisador de pós-doutorado da Caltech, Radwanul Hasan Siddique - na época trabalhando em uma dissertação envolvendo uma espécie de asa de vidro no Instituto de Tecnologia de Karlsruhe, na Alemanha - descobriu o motivo:as seções transparentes das asas são revestidas por pequenos pilares, cada um com cerca de 100 nanômetros de diâmetro e espaçados cerca de 150 nanômetros. O tamanho desses pilares - 50 a 100 vezes menores do que a largura de um fio de cabelo humano - confere a eles propriedades óticas incomuns. Os pilares redirecionam a luz que atinge as asas de modo que os raios passem independentemente do ângulo original em que atingem as asas. Como resultado, quase não há reflexo da luz na superfície da asa.

p Com efeito, os pilares tornam as asas mais claras do que se fossem feitas apenas de vidro simples.

p Essa propriedade de redirecionamento, conhecido como anti-reflexo independente do ângulo, atraiu a atenção de Hyuck Choo do Caltech. Nos últimos anos, Choo desenvolveu um implante ocular que melhoraria o monitoramento da pressão intra-ocular em pacientes com glaucoma. O glaucoma é a segunda maior causa de cegueira em todo o mundo. Embora o mecanismo exato pelo qual a doença prejudica a visão ainda esteja em estudo, a principal teoria sugere que picos repentinos na pressão dentro do olho danificam o nervo óptico. A medicação pode reduzir o aumento da pressão ocular e prevenir danos, mas, idealmente, deve ser tomado aos primeiros sinais de aumento da pressão ocular.

p "Agora mesmo, a pressão ocular é normalmente medida apenas algumas vezes por ano em um consultório médico. Pacientes com glaucoma precisam de uma maneira de medir a pressão do olho de maneira fácil e regular, "diz Choo, professor assistente de engenharia elétrica na Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas e investigador do Heritage Medical Research Institute.

p Choo desenvolveu um implante ocular em forma de tambor minúsculo, a largura de alguns fios de cabelo. Quando inserido em um olho, sua superfície flexiona com o aumento da pressão do olho, estreitando a profundidade da cavidade dentro do tambor. Essa profundidade pode ser medida por um leitor portátil, dando uma medição direta de quanta pressão o implante está sob.

p Um ponto fraco do implante, Contudo, foi isso, a fim de obter uma medição precisa, o leitor óptico deve ser mantido quase perfeitamente perpendicular - em um ângulo de 90 graus (mais ou menos 5 graus) - em relação à superfície do implante. Em outros ângulos, o leitor dá uma medição incorreta.

p E é aí que as borboletas asas de vidro entram em cena. Choo concluiu que a propriedade óptica independente do ângulo dos nanopilares das borboletas poderia ser usada para garantir que a luz sempre passaria perpendicularmente através do implante, tornando o implante insensível ao ângulo e fornecendo uma leitura precisa, independentemente de como o leitor é segurado.

p Ele contratou Siddique para trabalhar em seu laboratório, e os dois, trabalhando junto com o estudante de graduação da Caltech Vinayak Narasimhan, descobri uma maneira de perfurar o implante de olho com pilares aproximadamente do mesmo tamanho e formato daqueles nas asas da borboleta, mas feitos de nitreto de silício, um composto inerte freqüentemente usado em implantes médicos. Experimentando várias configurações de tamanho e colocação dos pilares, os pesquisadores conseguiram reduzir o erro nas leituras dos implantes oculares em três vezes.

p "As nanoestruturas desbloqueiam o potencial deste implante, tornando prático para pacientes de glaucoma testar sua própria pressão ocular todos os dias, "Choo diz.

p A nova superfície também confere aos implantes uma longa duração, propriedade anti-biofouling não tóxica.

p No corpo, as células tendem a se prender à superfície dos implantes médicos e, hora extra, engoma-os. Uma maneira de evitar esse fenômeno, chamado bioincrustação, é revestir os implantes médicos com uma substância química que desencoraja a fixação das células. O problema é que esses revestimentos acabam se desgastando.

p Os nanopilares criados pela equipe de Choo, Contudo, trabalhar de uma maneira diferente. Ao contrário dos nanopilares da borboleta, os nanopilares feitos em laboratório são extremamente hidrofílicos, o que significa que eles atraem água. Por causa disso, o implante, uma vez no olho, logo é envolto em uma camada de água. As células deslizam para fora em vez de se firmarem.

p "As células se fixam em um implante ligando-se a proteínas que estão aderidas à superfície do implante. A água, Contudo, impede que essas proteínas estabeleçam uma forte conexão nesta superfície, "diz Narasimhan. Os primeiros testes sugerem que o implante equipado com nanopilar reduz a incrustação biológica dez vezes em comparação com os projetos anteriores, graças a esta propriedade anti-biofouling.

p Ser capaz de evitar a incrustação biológica é útil para qualquer implante, independentemente de sua localização no corpo. A equipe planeja explorar quais outros implantes médicos poderiam se beneficiar de suas novas nanoestruturas, que pode ser produzido em massa de forma barata.

p O estudo é intitulado "Nanoestruturas biofotônicas multifuncionais inspiradas em asas de borboleta de asa de vidro para dispositivos médicos".