Microestrutura de canais tridimensionais imita sistema circulatório

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/04/2003

O robô asperge a tinta através de uma seringa, depositando camadas sucessivas, resultando em uma estrutura parecida com um andaime.
[Imagem: Therriault et al./Nature Materials]

Utilizando um mecanismo de escrita direta por meio de tintas orgânicas, pesquisadores da Universidade de Illinois (Estados Unidos) desenvolveram uma técnica para fabricação de redes microvasculares tridimensionais.

Estas minúsculas redes podem funcionar como micro-fábricas fluídicas, em sensores, reatores químicos ou computadores, utilizados em aplicações que vão da biomedicina à tecnologia da informação.

Rede microvascular artificial

"A técnica de fabricação produz uma rede pervasiva de canais cilíndricos interconectados, os quais podem variar de 10 a 300 micrômetros de diâmetro," explica Jennifer Lewis, professor de Ciência dos Materiais. "Nosso enfoque abre novos caminhos para o projeto de dispositivos que são atualmente inacessíveis pelos métodos de litografia convencionais."

As redes microvasculares também podem ser combinadas com capacidade de se auto-consertar, "fornecendo uma analogia com o sistema circulatório humano para uma nova geração de materiais que se consertam sozinhos," afirma Scott White, do Instituto Beckman. "A rede incorporada irá servir como um sistema circulatório para o transporte contínuo de químicos corretivos para os locais danificados no interior do material."

Tinta orgânica

Para criar a rede microvascular, Lewis, White e o estudante Daniel Therriault começaram criando um patamar base, utilizando-se de uma ferramenta robotizada de deposição e tinta orgânica. O robô asperge a tinta através de uma seringa, depositando camadas sucessivas, resultando em uma estrutura parecida com um andaime.

"A tinta sai do bico como um filamento circular contínuo que é depositado em uma plataforma em movimento, resultando em um padrão bidimensional," disse Lewis. "Depois que uma camada é depositada, o estrado é rebaixado e rotacionado e outra camada é depositada. Este processo é repetido até que a estrutura desejada esteja pronta."

Depois que o andaime está pronto ele é circundado por uma resina epóxi. Após a cura, a resina é aquecida e a tinta, que se liquefaz nesse aquecimento, é extraída, deixando uma rede de tubos interconectados que funcionam como canais.

Polimerização com ultravioleta

No passo final do processo, a rede é preenchida com uma resina fotocurável. Polimerizando esta nova resina com luz ultravioleta, os cientistas selecionam os canais desejados para um dispositivo específico. Tudo o que têm a fazer a seguir é retirar a resina não curada, deixando prontos os canais desejados.

A estrutura tridimensional melhora sensivelmente a capacidade de mistura de líquidos em comparação com dispositivos simples ou bidimensionais. À medida em vai adentrando na microfábrica fluídica, o líquido será forçado a fazer curvas em ângulos que o forçam a se submeter a novo encontro com os líquidos originais à medida que vai subindo pelos andares do andaime tridimensional. Isto faz com que a mistura se processe numa menor distância linear.