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O desenvolvimento de nanofios de ouro por uma equipe de cientistas de materiais da Universidade de Linköping, na Suécia, pode ajudar a fornecer a melhor conexão entre células nervosas e eletrônicos médicos já alcançada, de acordo com uma nova pesquisa.
O trabalho da equipe, que aparece no diário Pequenorevoluciona a tecnologia médica com um novo método para produzir os menores nanofios de ouro conhecidos, que são protegidos com silicone e prometem ser os eletrodos mais biocompatíveis disponíveis.
O problema com a eletrônica no corpo humano
Estudos anteriores mostraram que eletrodos duros podem danificar o tecido mole do corpo humano muito mais do que variedades mais macias. Com 2,5 mohs, o ouro é um pouco mais macio do que outros metais comumente usados em fios, como o cobre, que tem uma classificação de 3,0 mohs. Cada pedacinho ajuda a criar um suplemento artificial para os componentes macios e elásticos do corpo.
“Os condutores clássicos usados em eletrônica são metais, que são muito duros e rígidos”, disse Klas Tybrandt, professor de ciência dos materiais no Laboratório de Eletrônica Orgânica da Universidade de Linköping.
Tybrandt, que liderou a pesquisa recente, recentemente explicado que “propriedades mecânicas do sistema nervoso lembram mais gelatina mole. Para obter uma transmissão de sinal precisa, precisamos chegar bem perto das fibras nervosas em questão, mas como o corpo está constantemente em movimento, conseguir contato próximo entre algo que é duro e algo que é macio e frágil se torna um problema.”
Um novo processo para produzir nanofios de ouro
A inspiração para a nova técnica de produção veio da doutoranda Laura Seufert, membro da equipe do Dr. Tybrandt que, frustrada com a dificuldade de cultivar nanofios de ouro do zero, buscou primeiro a produção muito mais fácil de nanofios de prata.
Começando com um nanofio de prata totalmente formado, o novo processo envolve o crescimento de ouro ao redor desse fio como um molde e, em seguida, a remoção da prata, resultando na criação de um fio de ouro de 99%. Em testes conduzidos pela equipe, o fio demonstrou forte desempenho no envio e recebimento de sinais de um nervo de rato.
“Como é possível fazer nanofios de prata, nós aproveitamos isso e usamos o nanofio de prata como um molde no qual cultivamos ouro”, explicou o Dr. Tybrandt. “O próximo passo no processo é remover a prata. Uma vez feito isso, temos um material que tem mais de 99 por cento de ouro nele.”
“Então é um truque para contornar o problema de fazer nanoestruturas de ouro longas e estreitas.”
Por que usar ouro em nanofios?
Para evidências de por que os nanofios de ouro são úteis, pode-se simplesmente olhar para o polimento que é feito para manter um conjunto de talheres finos. O mesmo escurecimento irregular que ocorre em talheres de prata pode ocorrer em qualquer pedaço de prata colocado dentro do corpo humano também. Os íons de prata que vazam do material no processo também podem ser tóxicos para os humanos se produzidos em altas concentrações.
Por outro lado, ouro e silicone têm uma longa história de interação benigna com a fisiologia humana. Embora desenvolver ouro em nanofios possa ser uma novidade, o metal ainda assim tem uma longa história de uso em tecnologias médicas. Sua combinação de durabilidade e biocompatibilidade torna a galvanoplastia de ouro uma opção preferida para dispositivos colocados dentro do corpo humano, pois suas propriedades garantem que raramente precisará ser substituída, minimizando a chance de infecções pós-operatórias.
O silicone sólido também é frequentemente usado na produção de vários implantes. Enquanto o FDA tem algumas reservas sobre o silicone líquido usado em tratamentos de belezasua forma sólida é estável e acredita-se que não seja tóxica para humanos.
“Conseguimos fazer um novo e melhor nanomaterial a partir de nanofios de ouro em combinação com uma borracha de silicone muito macia. Fazer com que eles trabalhassem juntos resultou em um condutor com alta condutividade elétrica, muito macio e feito de materiais biocompatíveis que funcionam com o corpo”, disse o Dr. Tybrandt.
Cientistas de materiais continuam focados em esforços de miniaturização para uso tanto dentro quanto fora do corpo. Embora a equipe de Tybrandt não seja o único grupo trabalhando neste campo, seus esforços estão entre os mais próximos de alcançar a realização de produtos comerciais, em oposição a meros estudos teóricos.
Embora a equipe tenha superado um obstáculo enorme ao desenvolver um nanofio à base de ouro, os refinamentos estão em andamento, com preocupações envolvendo tamanho e durabilidade entre os principais fatores à medida que a pesquisa continua. Diminuir ainda mais o tamanho dos eletrodos pode permitir que a equipe desenvolva métodos que envolvam colocar os fios mais próximos das células nervosas.
Embora os testes mostrem que os produtos atuais têm uma vida útil mínima de três anos, qualquer dispositivo médico que seja colocado dentro do corpo humano deve, idealmente, permanecer operável o mais próximo possível da vida útil de um ser humano. Com ambos os objetivos claramente definidos, os dispositivos de eletrodos de silicone e ouro projetados para uso dentro do corpo humano podem, de fato, ver uso mais frequente nos próximos anos.
Ryan Whalen cobre ciência e tecnologia para o The Debrief. Ele é bacharel em História e mestre em Biblioteconomia e Ciência da Informação com certificado em Ciência de Dados. Ele pode ser contatado em ryan@thedebrief.org.
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