Um bolo de crepe.

É assim que Camille Cunin descreve os "sanduíches" de polímero-metal que se tornaram um dos destaques de sua tese de doutorado no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais (DMSE) do MIT. Ao longo de quase cinco anos, esses compósitos foram um componente fundamental de sua pesquisa em bioeletrônica — dispositivos projetados para interagir com o corpo humano.

Cunin concluiu seu doutorado em fevereiro — ela participará da cerimônia de formatura ainda este mês — mas seu interesse por bioeletrônica começou durante um estágio de verão marcante no Hospital Geral de Massachusetts (MGH) em Boston, em 2019. Lá, ela viu um paciente com doença de Parkinson ter dificuldades para engolir uma “cápsula” presa por um fio, que deveria funcionar como uma sonda exploratória intestinal. O dispositivo falhou e a discrepância entre o projeto em laboratório e a vida real tornou-se evidente demais.

O incidente validou a trajetória profissional que Cunin já havia começado a seguir: criar produtos úteis que tenham um impacto positivo na vida das pessoas. É um propósito que não passou despercebido. "Alguns podem se contentar com um esboço de um conceito sem nenhuma demonstração prática, mas Camille tem uma habilidade notável, pois quer trabalhar com ciência de materiais que possa ser aplicada no mundo real", afirma seu orientador, Aristide Gumyusenge.

Filha de uma psicóloga e um engenheiro, Cunin cresceu em Paris, incentivada pelos pais a ser curiosa sobre o mundo ao seu redor. Os blocos de Lego tiveram um papel importante em sua infância. Quando seu pai encontrou algumas luzes antigas em uma caixa no sótão, Camille, então com 9 anos, as conectou para decorar seu castelo de Lego, criando um circuito elétrico, completo com fusível.

As notas altas garantiram a ela uma vaga nas turmas preparatórias de elite do ensino superior francês, para admissão nas prestigiosas grandes écoles do país. As aulas preparatórias intensivas e competitivas, no entanto, deixaram Cunin com um gosto amargo na boca — “por um tempo, eu odiei ciências, porque o ambiente era competitivo demais para mim”, diz ela — e um pouco perdida na faculdade de engenharia.

Foi o estágio de pesquisa a milhares de quilômetros de casa, no MGH — parte de seu mestrado em engenharia na École Centrale de Marseille, na França — que reacendeu seu amor pela ciência. A natureza aberta da pesquisa despertou sua curiosidade e a ajudou a recuperar a confiança na resolução de problemas. Ela ficou encantada ao ser aceita no MIT DMSE para seus estudos de doutorado. "Em Boston, eu prosperava em ambientes colaborativos e sentia que tudo era possível", diz ela.

Antes de ingressar no MIT, Cunin possuía uma vasta experiência interdisciplinar, adquirida por meio de estágios e estudos de pós-graduação. Sem saber ao certo como integrar tudo isso, ela buscava um orientador justamente quando Gumyusenge, professor titular da Cátedra Henry L. Doherty de Desenvolvimento de Carreira em Utilização Oceânica e professor assistente de ciência e engenharia de materiais, estava justamente estabelecendo seu laboratório no DMSE.

Quando Gumyusenge compartilhou planos para trabalhar em projetos que transformassem sinais biológicos em dados eletrônicos, Cunin ficou entusiasmada em expandir sua pesquisa anterior em dispositivos biomédicos. "Era uma oportunidade de aprimorar os materiais e otimizar o desempenho dos dispositivos bioeletrônicos. Eu realmente senti que poderia aproveitar meus pontos fortes no laboratório de Aristide", lembra ela.

O programa Gumyusenge mostrou-se uma excelente escolha, apoiando as amplas ambições de pesquisa de Cunin e ajudando-a a moldá-las e integrá-las em um projeto de doutorado coerente. Ela abordou desde o desenvolvimento e a caracterização de novos materiais até a fabricação de transistores e o aprendizado de cirurgia para testar os dispositivos em modelos animais. A dissertação final focou em transistores orgânicos, que amplificam os sinais corporais para facilitar a detecção em eletrônica flexível.

Os sinais biológicos, como os provenientes dos nervos do corpo, são fracos, e os transistores os amplificam para que possam ser medidos. O desafio no desenvolvimento de dispositivos bioeletrônicos reside no fato de que os componentes tradicionais são rígidos e duros, enquanto o corpo humano não o é. Os dispositivos devem funcionar conforme o necessário e, ao mesmo tempo, serem macios e flexíveis para evitar irritações no tecido humano.

Outra complicação: os processos biológicos envolvem íons carregados movendo-se através de fluidos, enquanto a eletrônica depende de elétrons movendo-se através de materiais. Antes que os transistores possam amplificar os sinais, eles precisam primeiro converter os sinais biológicos em sinais eletrônicos para que os circuitos os captem.

O projeto de transistor de Cunin precisava resolver dois grandes desafios: primeiro, facilitar o movimento de elétrons e íons no "canal", o centro de toda a atividade de sinal, em ambientes macios e hidratados; e segundo, ser flexível o suficiente para se adaptar ao corpo humano.

Não foi uma tarefa fácil.

O laboratório de Gumyusenge normalmente usa química para modificar o comportamento dos materiais, mas Cunin adotou uma abordagem diferente: a criação de compósitos poliméricos. A arquitetura multicamadas que ela desenvolveu foi criada em conjunto com o pós-doutorando Dongjun (Jun) Jung no laboratório de sua co-orientadora, a professora Polina Anikeeva. O trabalho deles sobre pilhas extensíveis de camadas alternadas de metal e polímero poroso está disponível como preprint e aguarda revisão por pares. A equipe solicitou recentemente uma patente. 

Como os polímeros são macios e os metais são bons condutores, Cunin compara a arquitetura ao clássico doce francês mille-feuille, com finas lâminas de metal intercaladas entre camadas de elastômero poroso. O metal se estica com o elastômero e forma microfissuras na plataforma subjacente. As cargas ficam presas nas fissuras, mas ainda podem fluir através da estrutura, enquanto a forte adesão do elastômero mantém as camadas unidas.

A abordagem de pesquisa de Cunin lhe rendeu notas altas de seu orientador. "Camille estava trabalhando em um problema complexo, mas encontrou uma maneira de simplificá-lo com uma abordagem direta", diz Gumyusenge.

É claro que mesmo uma solução elegante precisa de testes práticos. "Quanto mais cristalinos forem os polímeros, melhor as cargas se percolam e se movem no material", destaca Cunin, referindo-se ao grau de ordenação dos polímeros semicondutores no canal do transistor. Mas se estiverem muito compactados, os íons não se movem livremente e o canal do transistor não consegue comutar corretamente. O arranjo das cadeias poliméricas, semelhantes a espaguete, controla esse equilíbrio, então Cunin estudou a estrutura dos compósitos para otimizar o desempenho iônico e eletrônico.

Anikeeva, que coorientou Cunin com Gumyusenge e a chama de "imparável", diz que sua inovação no laboratório foi notável — mas não surpreendente.

“Ela não precisou ser incentivada a experimentar algo novo”, diz Anikeeva, diretora da DMSE. “Eu tinha expectativas cada vez maiores, e ela sempre as atendia.”

Essa motivação continua na indústria. Cunin agora trabalha em uma startup na região de Boston — a poucos minutos de seu antigo laboratório no MIT — pesquisando eletrodos flexíveis que podem ser implantados no cérebro. Os eletrodos detectam sinais elétricos que podem elucidar as diversas funções cerebrais. "Ao entendermos melhor o cérebro, podemos eventualmente desenvolver terapias e tratamentos que melhorem os resultados para os pacientes", afirma Cunin.

Durante seu período no MIT, Cunin também reservou tempo para atividades fora do laboratório, movida pela mesma curiosidade que impulsionava sua pesquisa. Comprometida em compartilhar seu amor pela ciência e engenharia de materiais, ela foi uma das principais integrantes da Associação de Estudantes de Pós-Graduação em Polímeros e organizou diversas edições do MIT Polymer Day, um simpósio de um dia que conecta estudantes, professores e a indústria para apresentar pesquisas de ponta na área de polímeros.

Ela também buscou formas de expressão criativa. Depois de aprender a usar o software de gráficos 3D Blender, Cunin ilustrou algumas das capas da revista que apresentavam seu trabalho.

Ela também é uma fã incondicional de salsa e ensina esse estilo de dança algumas vezes por semana. O caráter social e colaborativo da salsa atrai Cunin, que gosta de compartilhar sua paixão, experimentar coreografias e ajudar outros dançarinos a aprimorarem suas habilidades. “A salsa é rápida — adoro o desafio mental que ela traz. Também gosto de como ela te expõe a diferentes aspectos da comunidade; te tira da sua zona de conforto”, diz ela.

Gumyusenge admira o fato de Cunin ter reservado tempo para outras atividades em meio às exigências exaustivas do doutorado. "Ela trabalhava 14 horas por dia no laboratório, mas também fazia trilhas e descansava. Adoro isso — é algo que outros doutorandos parecem esquecer às vezes", diz ele.

Esse equilíbrio reflete sua determinação e resolução. "Camille nunca teve receio de enfrentar problemas de pesquisa desafiadores", diz ele. "Ela tinha uma visão para a pesquisa e se dedicava a aprender as lições necessárias para concretizá-la. Aprendi a não atrapalhá-la, porque quando Camille dizia que aprenderia a fazer algo, ela realmente aprenderia."