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| Material extraído de algas vermelhas é transparente, flexível, comestível e renovável (foto: Eric Fujiwara/Unicamp) |
Feito com material extraído da alga ágar, o dispositivo poderá ser usado para monitorar estímulos produzidos no cérebro ou nos músculos. Ou como interface auxiliar na conexão homem-computador em tecnologias de assistência ou reabilitação
Sinais elétricos comandam um
enorme conjunto de atividades no corpo humano, da troca de mensagens entre
neurônios no cérebro à estimulação do músculo cardíaco e aos impulsos que
permitem movimentar mãos e pés, para mencionar apenas alguns exemplos. Tendo
como horizonte de aplicação o monitoramento ou a modulação desses sinais, com
finalidades médicas, uma fibra óptica biocompatível e biodegradável, produzida
a partir da alga ágar, acaba de ser desenvolvida.
Apoiado pela FAPESP, o trabalho foi liderado pelos professores Eric Fujiwara, da Faculdade de Engenharia
Mecânica da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Cristiano Monteiro de Barros
Cordeiro, do Instituto de Física Gleb Wataghin da Unicamp, e
Hiromasa Oku, da Universidade de Gunma (Japão). Artigo a respeito foi publicado no
periódico Scientific Reports, do grupo Nature.
“Dispositivos biocompatíveis
são imprescindíveis quando se utilizam fibras ópticas para aplicações médicas,
como monitoramento de parâmetros vitais, fototerapia ou optogenética [o termo
diz respeito ao estudo e controle da atividade de células específicas por meio
de técnicas que combinam óptica, genética e bioengenharia], entre outras. Além
disso, fibras ópticas feitas com materiais biodegradáveis são alternativas às
tecnologias disponíveis para telecomunicações, que empregam fibras de vidro ou
plástico”, diz Fujiwara.
A nova fibra foi produzida a
partir de ágar, um material transparente, flexível, comestível e renovável,
extraído de algas vermelhas. Os mesmos pesquisadores já haviam desenvolvido
fibras ópticas biocompatíveis de ágar para monitoramento de concentração química
e umidade (leia mais em: agencia.fapesp.br/33133).
“O método de fabricação
consiste, basicamente, no preenchimento de moldes cilíndricos com soluções de
ágar. O trabalho atual expande a gama de aplicações, propondo um novo tipo de
sensor óptico que explora a condutividade elétrica do ágar”, afirma.
Fujiwara explica que, excitada
por luz coerente, a fibra produz padrões luminosos granulares que evoluem
espacial e temporalmente. As correntes elétricas presentes no meio atravessam a
fibra e, ao fazê-lo, modulam o índice de refração do ágar, gerando perturbações
nos padrões granulares. “Analisando essas perturbações, é possível determinar a
magnitude, direção e sentido dos estímulos elétricos, com medições confiáveis
para correntes iguais ou até menores do que 100 microamperes [μA]”, conta.
A capacidade de detectar sinais
elétricos tão sutis inspira possíveis aplicações em configurações biomédicas.
“A ideia pode ser explorada para desenvolver sistemas de sensoriamento
destinados a monitorar estímulos bioelétricos produzidos no cérebro ou nos
músculos, servindo como uma alternativa biodegradável aos eletrodos
convencionais. Nesse caso, os sinais ópticos podem ser decodificados para
diagnosticar distúrbios. Outra possibilidade é utilizar a fibra como interface
auxiliar na conexão entre humano e computador, em tecnologias de assistência ou
reabilitação”, exemplifica Fujiwara.
A resposta do sensor pode ser
aprimorada, ajustando-se a composição química do material. E o fato de o ágar
ser moldável em diversas geometrias viabiliza a confecção de lentes e
outros dispositivos ópticos com sensibilidade a corrente elétrica. Mais do que
tudo, a grande vantagem é que, após o uso, a fibra pode ser absorvida pelo
organismo, evitando intervenções cirúrgicas adicionais.
Fujiwara ressalta que o estudo
ainda se encontra em nível de bancada – portanto, distante da aplicação
tecnológica. Mas a determinação rigorosa dos parâmetros físicos de resposta
óptica à corrente elétrica estabelece um terreno sólido para a eventual
fabricação de dispositivos biomédicos.
O artigo Agar-based optical sensors for electric current measurements pode ser acessado em: www.nature.com/articles/s41598-023-40749-7.
José Tadeu Arantes
Agência FAPESP
https://agencia.fapesp.br/fibra-optica-biodegradavel-permite-medir-ou-modular-correntes-eletricas-no-corpo-humano/44738
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