Ajuste mantém a condutividade

Correio Braziliense

postado em 13/04/2020 04:12

No estudo, publicado na revista Nature Communications, a equipe relatou como modificou o sulfonado de poliestireno, ou Pedot: PSS, um polímero condutor tipicamente produzido na forma de um líquido azul-escuro com tinta. Trata-se de uma mistura de água e nanofibras de Pedot, das quais o material obtém sua condutividade.

 

Se os pesquisadores colocassem esse polímero em uma impressora 3D em sua forma líquida, ele vazaria do aparelho. Para resolver o problema, a equipe procurou uma maneira de engrossá-lo, mantendo a condutividade elétrica inerente ao material.

 

Primeiro, eles removeram o líquido e deixaram para trás uma matriz seca, ou esponjosa, de nanofibras. Deixadas sozinhas, essas nanofibras se tornariam quebradiças. Então, os pesquisadores adicionaram a elas uma solução de água e um solvente orgânico, que haviam desenvolvido anteriormente, para formar um hidrogel — material emborrachado à base de água embebido em nanofibras.

Os cientistas produziram hidrogéis com várias concentrações e descobriram que uma faixa entre 5% e 8% em peso de nanofibras produz um material parecido com pasta de dente, eletricamente condutor e adequado para alimentar uma impressora 3D. “É como água com sabão”, diz o líder do estudo, Xuanhe Zhao. “Condensamos as nanofibras e as tornamos viscosas como pasta de dente para que pudéssemos espremê-las como um líquido espesso e imprimível.”

Os pesquisadores inseriram o novo polímero condutor em uma impressora 3D convencional e descobriram que podiam produzir padrões intricados, que permaneciam estáveis e eletricamente condutivos. Como prova de conceito, imprimiram um eletrodo pequeno de borracha, do tamanho de um pedaço de confete. O dispositivo consiste em uma camada de polímero flexível e transparente, sobre o qual eles imprimiram o polímero condutor em finas linhas paralelas que convergiam em uma ponta, medindo cerca de 10 micrômetros de largura — pequena o suficiente para captar sinais elétricos de um único neurônio.

 

A equipe implantou o eletrodo no cérebro de um camundongo e descobriu que ele podia captar sinais elétricos de um único neurônio. “Tradicionalmente, os eletrodos são fios metálicos rígidos e, quando há vibrações, eles podem danificar os tecidos cerebrais”, diz Zhao. “Mostramos, agora, que você pode inserir uma sonda de gel em vez de uma agulha”, compara.

Maior sensibilidade

Em princípio, os eletrodos macios baseados em hidrogel podem até ser mais sensíveis que os convencionais, de metal. Isso ocorre porque a maioria dos metálicos conduz eletricidade sob a forma de elétrons, enquanto os neurônios no cérebro produzem sinais elétricos na forma de íons. Qualquer corrente iônica produzida pelo cérebro precisa ser convertida em um sinal elétrico que um eletrodo de metal possa registrar — uma conversão que pode resultar na perda de parte do sinal na tradução.

 

Além disso, os íons só são capazes de interagir com um eletrodo de metal em sua superfície, o que pode limitar a concentração de íons que o eletrodo é capaz de detectar a qualquer momento. Por outro lado, o dispositivo macio e flexível da equipe do MIT, por ser feito de nanofibras condutoras embutidas em um hidrogel, permite que os íons passem livremente. “A beleza de um hidrogel de polímero condutor é, além de suas propriedades mecânicas macias, o fato de os íons poderem fluir sem impedimentos”, diz o estudante Hyunwoo Yuk. “Como todo o volume do eletrodo está ativo, sua sensibilidade é aprimorada.” (PO)