Embora os verdadeiros "ciborgues" - parte humanos, parte seres robóticos - sejam ficção cienta­fica, os pesquisadores estãotomando medidas para integrar a eletra´nica ao corpo. Esses dispositivos podem monitorar o desenvolvimento do tumor ou substituir tecidos danificados. Mas conectar a eletra´nica diretamente aos tecidos humanos do corpo éum grande desafio. Agora, uma equipe estãorelatando novos revestimentos para componentes que podem ajuda¡-los a se encaixar mais facilmente neste ambiente.

Os pesquisadores apresentara£o seus resultados hoje no Encontro Virtual Outono 2020 da American Chemical Society (ACS) e Expo.

"Tivemos a ideia para este projeto porque esta¡vamos tentando fazer a interface de microeletrodos inorga¢nicos ra­gidos com o cérebro, mas os cérebros são feitos de materiais orga¢nicos, salgados e vivos", disse David Martin, Ph.D., que liderou o estudo. "Nãoestava funcionando bem, então pensamos que deveria haver uma maneira melhor."

Os materiais microeletra´nicos tradicionais, como sila­cio, ouro, aa§o inoxida¡vel e ira­dio, causam cicatrizes quando implantados. Para aplicações em maºsculos ou tecido cerebral, os sinais elanãtricos precisam fluir para que funcionem corretamente, mas as cicatrizes interrompem essa atividade. Os pesquisadores conclua­ram que um revestimento pode ajudar.

“Comea§amos a olhar para materiais eletra´nicos orga¢nicos, como polímeros conjugados que estavam sendo usados ​​em dispositivos não biola³gicos”, diz Martin, que estãona Universidade de Delaware. "Encontramos um exemplo quimicamente esta¡vel que foi vendido comercialmente como revestimento antiesta¡tico para telas eletra´nicas ." Apa³s o teste, os pesquisadores descobriram que o pola­mero tinha as propriedades necessa¡rias para fazer a interface do hardware com o tecido humano.

"Esses polímeros conjugados são eletricamente ativos, mas também ionicamente ativos", diz Martin. "Os contra-a­ons fornecem a carga de que precisam, portanto, quando estãoem operação, tanto os elanãtrons quanto os a­ons se movem." O pola­mero, conhecido como poli (3,4-etilenodioxitiofeno) ou PEDOT, melhorou drasticamente o desempenho dos implantes médicos, reduzindo sua impeda¢ncia de duas a três ordens de magnitude, aumentando assim a qualidade do sinal e a vida útil da bateria nos pacientes.

Martin, desde então, determinou como especializar o pola­mero, colocando diferentes grupos funcionais no PEDOT. Adicionar um substituinte de a¡cido carboxa­lico , aldea­do ou maleimida ao mona´mero de etilenodioxitiofeno (EDOT) da¡ aos pesquisadores a versatilidade para criar polímeros com uma variedade de funções.

"A maleimida éparticularmente poderosa porque podemos fazer substituições de química de clique para fazer polímeros e biopolímeros funcionalizados", diz Martin. A mistura de mona´mero não substitua­do com a versão substitua­da por maleimida resulta em um material com muitos locais onde a equipe pode anexar pepta­deos, anticorpos ou DNA. “Daª um nome a  sua biomolanãcula favorita e vocêpodera¡, em princa­pio, fazer um filme PEDOT que tenha qualquer grupo biofuncional no qual vocêpossa estar interessado”, diz ele.

Mais recentemente, o grupo de Martin criou um filme PEDOT com um anticorpo para o fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) anexado. O VEGF estimula o crescimento dos vasos sangua­neos após a lesão e os tumores sequestram essa protea­na para aumentar o suprimento de sangue. O pola­mero que a equipe desenvolveu pode atuar como um sensor para detectar a superexpressão de VEGF e, portanto, esta¡gios iniciais da doena§a, entre outras aplicações potenciais.

Outros polímeros funcionalizados possuem neurotransmissores e esses filmes podem ajudar a detectar ou tratar distúrbios cerebrais ou do sistema nervoso. Atéagora, a equipe fez um pola­mero com dopamina, que desempenha um papel em comportamentos de dependaªncia, bem como variantes funcionalizadas com dopamina do mona´mero EDOT. Martin diz que esses materiais ha­bridos biola³gico-sintanãticos podem algum dia ser aºteis na fusão da inteligaªncia artificial com o cérebro humano.

Em última análise, diz Martin, seu sonho éser capaz de adaptar como esses materiais se depositam em umasuperfÍcie e, em seguida, coloca¡-los no tecido de um organismo vivo. "A capacidade de fazer a polimerização de forma controlada dentro de um organismo vivo seria fascinante."