Dispositivos elétricos e eletrônicos, de uma lâmpada a um tablet,
enviam informações por meio de elétrons. Por outro lado, o corpo humano
e demais organismos enviam sinais e recebem impulsos para realizar
tarefas por meio de íons e prótons.
Um grupo de cientistas da
Universidade de Washington, nos Estados Unidos, e da Universidade de
Waterloo, no Canadá, desenvolveu um transistor que usa prótons no lugar
de elétrons, abrindo a possibilidade de fabricação de dispositivos que
possam se comunicar diretamente com seres vivos. O estudo será publicado
esta semana na revista Nature Communications.
Diversos
grupos de pesquisa no mundo estudam o desenvolvimento desse tipo de
tecnologia, que poderá ser empregado em próteses ou em sensores
biológicos, mas as pesquisas estão voltadas para a comunicação
eletrônica, com partículas carregadas negativamente, e não positivamente
ou neutras, como prótons e íons.
“O desafio está na
interface: como fazer com que um sinal eletrônico seja traduzido em um
sinal iônico e vice-versa?”, disse Marco Rolandi, professor de ciência
dos materiais e engenharia da Universidade de Washington e primeiro autor do artigo.
“Nós
encontramos um biomaterial que é muito bom na condução de prótons e
permite o potencial de interagir com sistemas vivos”, afirmou.
No
corpo humano, prótons atuam junto a espécies de interruptores – ligando
ou desligando-os – que são fundamentais para a transferência biológica
de energia. Íons abrem e fecham canais na membrana celular para
impulsionar coisas para dentro e para fora das células.
Animais, como o homem, usam íons para, por exemplo, flexionar seus músculos
ou na transmissão de sinais cerebrais. Uma máquina que seja compatível
com um sistema vivo poderia monitorar tais processos. Em teoria, isso
poderia levar à geração de correntes de prótons para controlar
diretamente determinadas funções.
Um primeiro passo rumo a
esse tipo de controle é o transistor apresentado no novo estudo, capaz
de enviar correntes de prótons. O protótipo é um transistor de efeito de
campo, um tipo que inclui três terminais – porta, fonte e dreno – para a
corrente.
O protótipo é o primeiro desses transistores a usar prótons. Ele é bem mais fino que um fio de cabelo, medindo apenas 5 micrômetros de espessura – 1 micrômetro é a milionésima parte de 1 metro.
O
transistor foi feito com o uso de quitosana, polissacarídeo derivado do
exoesqueleto de crustáceos. A quitosana absorve água e forma muitas
ligações de hidrogênio, permitindo que os prótons pulem de uma ligação
para outra.
O protótipo também leva silício, o que o torna
incompatível com o uso no corpo humano, mas os pesquisadores pretendem
desenvolver versões com outros materiais, que possam ser implantadas sem
problemas de rejeição ou dano físico.
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