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Circuíto biodegradável se liquefaz em contato com água

Imagine seu telefone antigo se dissolvendo após trocá-lo, ou um marca-passos que é absorvido pelo corpo quando não for mais necessário. Essa aparelhagem pode não estar mais tão distante. Cientistas desenvolveram uma técnica de fazer componentes eletrônicos que desaparecem sem deixar vestígios. Construído de silício, magnésio e seda, os eletrônicos transitórios podem ser ajustados para durarem dias, semanas, ou até mesmo anos – e então desaparecerem.

Demonstração de um circuito sendo dissolvido em água

Foto demonstrando a dissolução de um circuito em água

Cientistas utilizaram essa técnica para fazer implantes médicos antibactericidas que dissolvem-se após algumas semanas, e um sensor de matriz de 64 pixels, como aqueles encontrados em câmeras digitais, que foram desenvolvidos para durarem cerca de um dia. Os pesquisadores também fizeram sensores de temperatura e tensão, células solares, transistores, antenas de rádio e geradores de energia sem fio – todos eles se degradam a nada.

“Esse é um grande passo. É um ápice,” diz Mihai Irimia-Vladu, da Universidade Johannes Kepler na Áustria. “è uma demonstração muito elegante de como fazer equipamentos funcionais que são biodegradáveis”.

Camadas de silício supercondutor superfinas e componentes feitos de magnésio executam a função de hardware e semicondução. A seda serve como estrutura e embalagem, o principal fator que determina a vida útil do componente. Então uma unidade pode ter resistor de magnésio, um diodo de silício e um capacitor feito de magnésio e óxido de magnésio. Essas estruturas delicadas são estampadas em uma folha de seda do bicho da seda e, em seguida, embalado em mais seda.

Liquefazendo a seda antecipadamente e manipulando a concentração de várias proteínas da seda, os pesquisadores podem embalar o dispositivo de forma que ele dura alguns dias ou um ano, ou ainda mais, diz o co-autor do estudo, John Rogers, da Universidade de Illinois. Cálculos extensivos que envolvem as taxas da reação química, tais como taxa de solubilidade e difusão, permitem aos pesquisadores predizerem e programarem o tempo de vida de um dispositivo em particular.

Em uma demonstração, os cientistas fizeram um implante controlado a distância que emite calor matando bactérias. Três semanas após implantá-lo em uma incisão cirúrgica em um rato, o dispositivo tinha praticamente desaparecido.

Enquanto ainda existem muitos testes a serem feitos antes de tais implantes poderem ser usados em pessoas, os ingredientes já apresentam um bom passado: Seda tem sido usada como suturas para ferimentos por décadas e sabe-se que se desintegra com segurança. A quantidade de magnésio utilizada nos dispositivos é muito inferior do que as presentes nas vitaminas diárias. O silício já tem sido investigado a algum tempo como uma forma de levar medicamentos para um ponto específico do corpo.

Implante de um componente em um Rato

Implante que emite calor para matar bactéria com duração de algumas semanas.

No estudo novo, o implante usado no rato foi desenvolvido para dissolver após absorver uma certa quantidade de fluidos corporais. Mas é possível fazer com que pH, temperatura, ou outros fatores ambientais iniciem o desaparecimento.

Além de implantes para carregar o medicamento ou calor ao local do ferimento, a técnica pode ser usada para desenvolver outros implantes temporários, como marca-passos necessários por um período curto de tempo após uma cirurgia cardíaca. O meio-ambiente é outra área promissora: Vamos dizer que exista um vazamento de óleo e você quer monitorá-lo por um ano, ao invés de lançar sensores que você terá de coletar depois, ou que se depositariam no fundo do mar, eles poderiam simplesmente se decompor. Eventualmente, tais eletrônicos transitórios podem chegar aos aparelhos dos consumidores.

“Muitos aparelhos eletrônicos são construídos para durarem para sempre, e está tudo bem, mas imagine os celulares hoje – ninguém fica com um por mais de alguns anos,” diz Rogers. “No futuro isso também será uma não contribuição para o fluxo de lixo sem controle”.

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