Cálculos potencializam melanina como novo material para bioeletrônica


Domingo, 14 de junho de 2015, às 10h20


Diego Freire, de Barcelona | Agência FAPESP - A combinação de cálculos de estrutura eletrônica – usados para se fazer modelagem do comportamento dos elétrons, em nível atômico – com técnicas experimentais tem ampliado a compreensão sobre a melanina como um novo material para a bioeletrônica.

Ainda sem aplicação comercial, mas com grande potencial, a melanina, polímero responsável pela cor dos cabelos, dos olhos e da pele e disseminado na natureza desde os fungos até os seres humanos, possui capacidade de condutividade elétrica e iônica que despertou o interesse dos pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP.

 

Índices de Fukui condensados aos átomos calculados para os monômeros DHICA. Na primeira linha são apresentadas as estruturas dos compostos e as cores representam diferentes átomos; nas demais, as cores representam a reatividade de cada sítio. Os resultados acima apresentados permitem avaliar qualitativamente possíveis reações que ocorrem durante a síntese de derivados de melanina e propor as prováveis estruturas resultantes. Foto: Fapesp / Divulgação

Índices de Fukui condensados aos átomos calculados para os monômeros DHICA. Na primeira linha são apresentadas as estruturas dos compostos e as cores representam diferentes átomos; nas demais, as cores representam a reatividade de cada sítio. Os resultados acima apresentados permitem avaliar qualitativamente possíveis reações que ocorrem durante a síntese de derivados de melanina e propor as prováveis estruturas resultantes. Foto: Fapesp / Divulgação

 

Os resultados das pesquisas do CDMF na área foram apresentados por Carlos Frederico de Oliveira Graeff, da Faculdade de Ciências da Universidade Estadual Paulista (Unesp), na FAPESP Week Barcelona, realizada pela FAPESP em parceria com os Centres de Recerca de Catalunya (Cerca) nos dias 28 e 29 de maio, em Barcelona.

Por conta de suas propriedades elétricas, a melanina pode dar início ao desenvolvimento de uma série de novos componentes eletrônicos biologicamente compatíveis, com aplicações especialmente na área da saúde, em sensores médicos ou tratamentos de estimulação de tecidos vivos, por exemplo.

“Trata-se de um semicondutor orgânico natural, muito complexo do ponto de vista estrutural porque não é um material sintetizado pelo homem. A maior dificuldade experimental está em fazer o que a ciência dos materiais considera fundamental para o avanço do conhecimento na área: encontrar a relação estrutura-propriedade. Sem essa compreensão estrutural não é possível estabelecer ligações com as propriedades desejadas”, explicou.

Os pesquisadores combinaram, então, o cálculo de estrutura eletrônica à técnica experimental de ressonância eletrônica de spin, utilizada no estudo de radicais livres e de defeitos em materiais, para caracterizar a estrutura da melanina e relacioná-la às suas propriedades bioeletrônicas.

“Nós buscamos mostrar, em nível molecular, quais são as estruturas responsáveis pelas respostas experimentais, constatando que existem alguns centros responsáveis por essas características”, disse.

Graeff conduziu ainda o projeto Novos materiais e métodos para aplicações em (bio) medicina, realizado com o apoio da FAPESP na modalidade Auxílio à Pesquisa – Projeto Temático, que desenvolveu três dispositivos: um sensor para óxido nítrico e dois dosímetros, um à base de polímeros condutores e outro à base de alanina, para aplicação, por exemplo, em técnicas especiais de radiocirurgia.

 

Tela OLED (organic light-emitting diode, diodo emissor de luz orgânico). Foto: Wikipedia

Tela OLED (organic light-emitting diode, diodo emissor de luz orgânico). Foto: Wikipedia

 

Telas de Oled

O pesquisador falou ainda de trabalhos com materiais que, diferentemente da melanina, já possuem aplicação comercial, como os diodos emissores de luz orgânica (Oled, na sigla em inglês).

Tecnologia mais avançada para fabricação de qualquer tipo de tela, o Oled difere do LCD, do plasma e do LED por consumir menos energia, ser mais fino e mais leve e oferecer ângulos de visão maiores, reproduzindo cores mais naturais. Alguns telefones celulares já utilizam o material em suas telas sensíveis ao toque.

Os pesquisadores estudaram os mecanismos de degradação do material.

“Quando se compra qualquer produto desejamos que ele tenha um tempo de duração longo, mas, obviamente, com o uso, esses equipamentos sofrem processos de degradação que, ao final, prejudicam sua performance. Nossa pesquisa mostrou que um mecanismo empiricamente proposto de degradação desse tipo de molécula efetivamente ocorre”, contou.

Outra aplicação comercial apresentada na ocasião veio da Nanox, spin-off surgida de grupos de pesquisa integrantes do CEPID, que desenvolveu um secador de cabelo nanotecnológico que combate bactérias e fungos.

“As aplicações da nanotecnologia se estendem a todas as áreas do conhecimento. O compartilhamento de resultados e observações nesse campo contribui ainda mais para sua melhor compreensão e aplicações”, disse Graeff a respeito das discussões da FAPESP Week Barcelona.

Antenas

Entre as experiências catalãs com nanotecnologia compartilhadas na ocasião esteve o desenvolvimento da Antenna-in-box, plataforma para detecção de fluorescência de uma única molécula com resolução e sensibilidade sem precedentes.

Pesquisadores do Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), integrante dos Cerca, e da Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (Icrea), desenvolveram uma tecnologia com ganho de quatro ordens de grandeza em sensibilidade quando comparada aos microscópios clássicos, com alta eficiência em ensaios bioquímicos em nanoescala.

“Um dos principais objetivos da biologia molecular é observar como as moléculas trabalham em condições fisiológicas. Novas ferramentas de nanotecnologia e fotônica devem ser introduzidas para chegar a volumes de detecção ultrapequenos e converter moléculas individuais em fontes de luz brilhante. As aplicações são inúmeras – fotônica é sobre luz e luz está em todo lugar”, disse Niek Van Hulst, do ICFO.

A instituição possui inovações em microscopia óptica, dispositivos plasmônicos, células solares, tecnologia de filmes ultrafinos, fotônica de grafeno, sistemas de laser avançado e monitores e sensores compactos para uso em ambientes hostis, entre outras.

Espécie de salpa - um plâncton gelatinoso - descoberta durante a expedição Tara Oceans. Foto: Divulgação/Tara Oceans

Espécie de salpa - um plâncton gelatinoso - descoberta durante a expedição Tara Oceans. Foto: Divulgação/Tara Oceans

Leia mais sobre
PESQUISAS

 

Leia as últimas publicações

Recent Videos

Câmara dos Deputados, ao vivo
Acompanhe a votação da denúncia contra o presidente Michel Temer, ao vivo
Telescópio Gigante Magalhães, vídeo
Catálogo on-line reunirá informações de 2,3 mil espécies de peixes de água doce
Faça um passeio pelo “solo alienígena” do exoplaneta TRAPPIST-1d
Video: Venha com a gente para as profundezas dos Corais da Amazônia
Desmatamento dispara na Amazônia, vídeo
Benefícios da caminhada e da bicicleta superam malefícios da poluição do ar
  • Câmara dos Deputados, ao vivo

  • Acompanhe a votação da denúncia contra o presidente Michel Temer, ao vivo

  • Telescópio Gigante Magalhães, vídeo

  • Catálogo on-line reunirá informações de 2,3 mil espécies de peixes de água doce

  • Faça um passeio pelo “solo alienígena” do exoplaneta TRAPPIST-1d

  • Video: Venha com a gente para as profundezas dos Corais da Amazônia

  • Desmatamento dispara na Amazônia, vídeo

  • Benefícios da caminhada e da bicicleta superam malefícios da poluição do ar

Categorias

alotatuape

Autor: alotatuape

Share This Post On

Enviar um Comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *

*