Nanotubos orgânicos produzirão eletricidade dentro do corpo humano

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/03/2010

Pesquisadores portugueses descobriram a piezoeletricidade em nanotubos biológicos associados à proteína beta amiloide, a proteína do Mal de Alzheimer.
[Imagem: Kholkin et al./ACS Nano]

Nanotubos biocompatíveis com piezoeletricidade

Dois investigadores da Universidade de Aveiro, em Portugal, descobriram que os nanotubos de peptídeos auto-organizados - um dos materiais mais intrigantes em estudo atualmente - possuem a propriedade da piezoeletricidade.

Os resultados desta descoberta podem abrir uma nova era na utilização de materiais piezoelétricos em aplicações médicas e biológicas.

Materiais piezoelétricos geram eletricidade quando sofrem alguma ação mecânica ou, inversamente, geram uma pressão mecânica quando recebem uma corrente elétrica.

Proteína beta amiloide

Os nanotubos de peptídeos auto-organizados são pequenos tubos de origem biológica, com tamanhos entre 50 e 500 nanômetros.

Eles foram identificados pela primeira vez a partir da descoberta da proteína beta amilóide, a proteína da doença de Alzheimer. Hoje os cientistas já conseguem sintetizá-los a partir de um aminoácido não-natural chamado difenilalanina.

Esses nanotubos são constituídos por blocos de construção biológica - aminoácidos - o que os torna intrinsecamente biocompatíveis.

Até agora, a melhor solução alcançada pelos cientistas para gerar eletricidade para implantes e próteses era a inclusão de materiais piezoelétricos, como o PZT (titanato-zirconato de chumbo), em uma matriz de silicone, criando uma espécie de borracha que gera energia.

Piezoeletricidade

Andrei Kholkine e Igor Bdikin estavam estudando os nanotubos inspirados na proteína beta amiloide, usando um microscópio eletrônico de varredura, quando observaram a piezoeletricidade.

Os nanotubos bioinspirados têm outras propriedades únicas, como a rigidez e a capacidade de atrair outras biomoléculas, abrindo ainda mais o leque de suas possíveis aplicações.
[Imagem: Kholkin et al./ACS Nano]

Mais inesperado ainda é que eles detectaram nos nanotubos bioinspirados propriedades piezoelétricas comparáveis com os melhores atuadores piezoelétricos conhecidos - como referência eles utilizaram o trióxido de lítio e nióbio (LiNbO3).

E com a vantagem que os nanotubos não contêm qualquer metal pesado e, mais importante, são plenamente compatíveis com o corpo humano.

Atuadores e sensores

A capacidade de converter energia mecânica em energia elétrica e vice-versa permite que os materiais piezoelétricos sejam utilizados tanto como atuadores quanto como sensores. Em biomedicina, por exemplo, eles podem usar o movimento do corpo para gerar a energia para implantes médicos, como marcapassos, ou detectar pressões excessivas e desgastes em próteses e articulações.

Os nanotubos bioinspirados têm outras propriedades únicas, como a rigidez e a capacidade de atrair outras biomoléculas, abrindo ainda mais o leque de suas possíveis aplicações.

Segundo os pesquisadores, como a estrutura dos bionanotubos é bastante complexa, é possível que eles apresentem outras propriedades físicas em nanoescala, que ainda estão por ser descobertas.

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