BIOELETRÔNICA – PRIMEIRO CHIP HÍBRIDO ALIMENTADO BIOLOGICAMENTE


Chip Bioeletrônico

Está pronto o primeiro chip alimentado pelo mesmo processo molecular que transporta energia nos seres vivos.

O chip é um circuito integrado CMOS padrão, equipado com uma membrana lipídica artificial contendo bombas iônicas alimentadas por ATP, ou trifosfato de adenosina, um nucleotídeo responsável pelo armazenamento de energia nas células vivas.

A biocélula que alimenta o chip possui bombas iônicas de sódio-potássio em uma membrana lipídica artificial. (imagem fonte Nature)

Essa bioeletrônica abre o caminho para a criação de sistemas artificiais dotados de componentes e funcionalidades biológicas e eletrônicas.

“Combinando um dispositivo eletrônico biológico com a tecnologia CMOS poderemos criar novos sistemas que não são possíveis com as tecnologias individualmente,” disse o professor Kenneth Shepard, da Universidade de Colúmbia, nos EUA, cuja equipe já havia conectado transistores com moléculas de DNA.

O pesquisador acrescenta que esses híbridos bioeletrônicos poderão tornar-se “dispositivos ativos que terão novas funções, como a captação de energia a partir de ATP, como foi feito aqui, ou reconhecendo moléculas específicas, dando aos chips a capacidade de sentir gosto ou cheiro.”

Funções biológicas

Nos sistemas vivos, a energia é armazenada em potenciais ao longo de membranas lipídicas, e o ATP é usado para transportar a energia de onde ela é gerada para onde ela é consumida na célula.

Para alimentar o chip usando o mesmo processo, o pesquisador Jared Roseman adicionou ao circuito integrado uma biocélula capaz de capturar o ATP e usar sua energia. Na presença de ATP, o sistema bombeia íons através da membrana, produzindo um potencial elétrico que é recolhido pelo chip e usado em seu funcionamento.

Embora outros grupos já tenham coletado energia de sistemas vivos, inclusive para alimentar robôs, a equipe está explorando como fazer isso no nível molecular, isolando apenas a função desejada e fazendo sua interface com a eletrônica.

“Nós não precisamos da célula inteira,” explica Roseman. “Nós simplesmente pegamos o componente da célula que está fazendo o que queremos. Para este projeto, nós isolamos as ATPases porque são as proteínas que nos permitem extrair energia do ATP.”

Combinando biologia com eletrônica

A capacidade para construir sistemas que combinem o poder da eletrônica de estado sólido com as capacidades dos componentes biológicos é muito promissora, com um número de potenciais aplicações tão grande que é difícil listá-las.

“Hoje você precisa de um cão farejador de bombas, mas se pudermos pegar apenas a parte do cão que é útil [para esta função] – as moléculas responsáveis pelo funcionamento do seu olfato – não precisaremos mais do animal inteiro,” exemplifica o professor Shepard.

 

via: Inovação Tecnológica
Fonte: Nature Communications


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