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Correio Braziliense

Bateria de gelatina pode turbinar implantes

Dispositivo criado por cientistas da USP e da Universidade de Harvard é menos tóxico que as fontes de energia feitas com lítio e prata, além de ingerível e mais barato. Há a possibilidade de usá-lo também em exames de diagnóstico e biossensores médicos


postado em 18/11/2019 06:00 / atualizado em 18/11/2019 09:33

Os criadores, Graziela Sedenho e Frank Crespilho: aposta na economia circular (foto: Henrique Fontes/IQSC)
Os criadores, Graziela Sedenho e Frank Crespilho: aposta na economia circular (foto: Henrique Fontes/IQSC)

Os dispositivos médicos poderão se tornar mais seguros. Pesquisadores do Instituto de Química de São Carlos (IQSC), ligado à Universidade de São Paulo (USP), e da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, criaram uma microbateria que é menos tóxica que as disponíveis. Em vez de prata ou lítio, é feita com gelatina vegetal e revestida de silicone, material biocompatível. Segundo os criadores, a solução tecnológica poderá ser ingerida para a realização de exames e ser colocada em implantes, uma das limitações atuais.

Graziela Sedenho, doutoranda do IQSC, explica que implantes com bateria de prata ou lítio, caso se rompam dentro do corpo do usuário, fazem com que fluídos e tecidos biológicos entrem em contato com substâncias. “Isso pode causar sérios danos à saúde do paciente, diferentemente da microbateria orgânica desenvolvida, que é segura para tais fins”, alerta. Segundo a cientista, a ideia era desenvolver uma bateria mais segura e composta por elementos abundantes no meio ambiente.

O material escolhido foi agarose, um biopolímero constituído de açúcar que pode ser extraído de algas marinhas. Outras vantagens dessa gelatina vegetal são que ela é versátil, estável à temperatura corporal e de baixo custo. Segundo os cientistas, é possível produzir até 700 microbaterias gastando R$ 4 com agarose. A duração também chama a atenção. Com apenas uma carga, a bateria é capaz de fornecer eletricidade para um biossensor ingerível por, aproximadamente, 100 horas.

Frank Crespilho, professor do IQSC e coordenador do estudo, conta que o maior desafio foi descobrir compostos que pudessem ser usados na bateria com segurança,  ao mesmo tempo em que apresentassem propriedades específicas, chamadas   redox (Leia Para saber mais). “Felizmente, a natureza nos fornece alguns desses compostos. Muitos deles, inclusive, são encontrados nas próprias células dos seres humanos e vêm sendo estudados pelo nosso grupo de pesquisa há mais de 10 anos”, diz em entrevista ao Jornal da USP.

Para Gustavo Doubek, professor doutor da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e pesquisador no Centro de Inovação em Novas Energias (CINE), as baterias químicas baseadas somente em materiais orgânicos são inerentemente mais complexas do que as convencionais porque é preciso achar uma molécula que forme um par redox reversível. “Ou seja, possa receber e doar elétrons para uma superfície condutora sem se degradar no processo e com uma baixa barreira energética”, explica.

Preço da matéria-prima chama atenção: com R$ 4 de gelatina vegetal é possível produzir 700 microbaterias(foto: Henrique Fontes/IQSC)
Preço da matéria-prima chama atenção: com R$ 4 de gelatina vegetal é possível produzir 700 microbaterias (foto: Henrique Fontes/IQSC)


Apesar das vantagens apontadas pelos criadores, o especialista alerta que a  microbateria orgânica à base de gelatina vegetal pode não ser totalmente segura. Deve haver, segundo ele, uma preocupação com a toxicidade dessas moléculas dentro do corpo humano. “Nesse sentido, deve-se ter um cuidado ainda maior com a estabilidade desses pares redox e seu encapsulamento para que os mesmos não interajam com o corpo do paciente”, frisa.

Biossensores


Para seu funcionamento, a microbateria conta com biossensores eletrônicos. Segundo Graziela Sedenho, esse tipo de sensor, como qualquer outro, responde especificamente a estímulos distintos. “O que diferencia um biossensor de um sensor convencional é que o biossensor utiliza um componente biológico, como uma enzima ou um anticorpo, para fazer isso”, explica. “A nossa microbateria responde à presença de um determinado composto ou até mesmo a um micro-organismo em um determinado meio, seja ele biológico ou não”, completa.

A equipe planeja usar o dispositivo combinado com outras soluções médicas. “A nossa microbateria pode ser utilizada de forma segura em conjunto com diversos biossensores implantáveis e/ou ingeríveis, como sensores de glicose, de bactérias e até mesmo sensores para detectar hemorragias no sistema gastrointestinal”, ilustram os autores do artigo, divulgado  recentemente no Journal of Materials Chemistry A.

* Estagiária sob supervisão de Carmen Souza


Para saber mais


Elétrons em movimento
Os compostos redox são moléculas capazes de sofrer reações de oxidação e/ou redução, ou seja, reações em que elétrons são liberados ou recebidos. Como essas reações acontecem em compartimentos diferentes da bateria — os polos negativo e positivo —, forma-se um fluxo de elétrons através de um circuito elétrico, que é o que chamamos de corrente elétrica.

No caso da microbateria, foram utilizados como composto redox no polo negativo uma molécula orgânica, que tem átomos de carbono, hidrogênio e nitrogênio, que são elementos abundantes na Terra. No polo positivo, os criadores optaram por uma molécula organometálica, que tem ferro em sua estrutura, além de carbono, hidrogênio e nitrogênio.

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