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Brasileiros fazem fibra óptica de algas marinhas

Pesquisadores da Unicamp sintetizaram uma fibra óptica feita de ágar

Por Lilian D´Araujo

21 Mai 2020, 14h52

Crédito: Divulgação

Ágar, também chamada de ágar-ágar, é uma gelatina natural extraída de algas marinhas. As fibras ópticas tradicionais, usadas em telecomunicações, são feitas de um cristal muito puro de óxido de silício.

Mas a vocação da fibra óptica de ágar é bem outra devido às características que ela herda de sua matéria-prima: Para se ter uma ideia, a fibra é comestível, biocompatível e biodegradável.

Isso significa que ela poderá ser usada no interior de seres vivos para diversas aplicações, como transmissão de luz para fototerapia ou optogenética - por exemplo, a estimulação de neurônios pela luz para estudo de circuitos neuronais -, imageamento de estruturas corporais e entrega localizada de medicamentos.

Outro uso possível seria seu funcionamento como um sensor, dedicado à detecção de microrganismos em órgãos específicos. A grande vantagem desse sensor seria que a sonda, depois de implantada e de atender ao objetivo, seria completamente absorvida pelo organismo.

O ágar é um material composto pela mistura de dois polissacarídeos: agarose e agaropectina.

"Nossa fibra óptica consiste em um cilindro de ágar, com diâmetro externo de 2,5 milímetros [mm], e um arranjo interno regular de seis orifícios cilíndricos de ar, com 0,5 mm de diâmetro cada um, circundando um núcleo sólido. A luz é confinada devido à diferença entre os índices de refração do núcleo de ágar e dos buracos de ar," conta o pesquisador Eric Fujiwara.

Os pesquisadores testaram a fibra em diferentes meios: ar, água, etanol e acetona. E verificaram que ela é sensível ao ambiente, comprovando seu funcionamento como sensor. "O fato de a gelatina sofrer alterações estruturais sob variações de temperatura, umidade e pH torna a fibra adequada para fins de sensoriamento óptico," confirmou Eric.

Outra aplicação promissora é o uso simultâneo da fibra como sensor óptico e meio de crescimento para microrganismos. "Nesse caso, o guia de ondas pode ser projetado como uma unidade de amostra descartável, contendo os nutrientes necessários. As células imobilizadas no dispositivo seriam sensoriadas opticamente e o sinal analisado por meio de câmera ou espectrômetro," finalizou o pesquisador.

Placas de celulose substituem plásticos c

Crédito: Divulgação

Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China conseguiram construir painéis de grande porte feitos de celulose, o polímero que dá sustentação às plantas.

O grande objetivo é substituir os plásticos derivados do petróleo por um material biodegradável.

As placas apresentaram uma resistência específica de 198 MPa/(Mg m-3), o que é quatro vezes mais do que a resistência do aço e mais elevada do que a dos plásticos atuais e das ligas de alumínio. Além disso, o material tem uma tenacidade ao impacto específica mais alta (67 kJ -2 / (Mg m-3) do que a liga de alumínio e apenas metade de sua densidade (1,35 g/cm-3).

Mas talvez o fator que pode realmente decidir a migração dos plásticos para as placas de celulose em grande número de aplicações seja a sua elevada resistência a altas temperaturas, com um coeficiente de expansão térmica de 5 ppm K-1 para a larga faixa entre -120 °C e +150 °C - isso se aproxima das cerâmicas, os melhores materiais quando se trata de temperaturas extremas.

E a equipe calcula que as placas de celulose, quando produzidas industrialmente, poderão custar algo em torno de US$0,5/kg, o que é mais barato do que os plásticos.

Os plásticos, ou polímeros, estão entre os materiais de maior sucesso já feitos pela humanidade: eles são leves, fortes, versáteis e baratos.

Mas também têm-nos dado muitos problemas, desviando-se da reciclagem e indo parar em todos os cantos do planeta.

A boa notícia é que existem também polímeros naturais que, além de comparáveis a virtualmente todas as qualidades dos plásticos derivados do petróleo, também são biodegradáveis.

O bloco básico dos polímeros naturais é a celulose, fibras que formam o material estrutural das plantas. Quando reduzidas à nanoescala, por isso chamadas de nanocelulose, essas fibras podem ser usadas em um sem-número de aplicações.

Spinner inspira biochip que faz exame médico na hora

Crédito: Divulgação

O spinner, um brinquedo que surgiu e desapareceu como uma tempestade de verão, deixou pelo menos um benefício duradouro.

Issac Michael e seus colegas do Instituto de Ciências Básicas da Coreia do Sul inspiraram-se no brinquedo giratório para otimizar o funcionamento de um biochip, um microlaboratório que promete coisas como exames realizados na hora, no próprio consultório médico, além de melhorias de eficiência em virtualmente todos os exames tradicionais.

Os spinners são brinquedos cujos rolamentos reduzem o atrito, permitindo que ele gire velozmente por um longo tempo - basta um movimento com um dedo para colocá-lo em movimento.

Tirando proveito da força centrífuga derivada desse movimento giratório, a equipe desenvolveu uma tecnologia que eles chamam de "separação assistida por fluidos". Esse mecanismo permite que o biochip funcione apenas com uma ou duas rotações induzidas manualmente.

O resultado é surpreendente: os fluidos depositados no biochip para o exame apresentam um enriquecimento na concentração dos patógenos de até 100 vezes.

O enriquecimento é tão grande que o material passa a ser visível a olho nu tão logo o dispositivo para de rodar - tudo sem a necessidade das demoradas culturas de bactérias, por exemplo.

"Embora a força centrífuga sirva como 'motor' do dispositivo, a força é sentida mais fortemente na rota externa, uma vez que ela age externamente para fora do centro de rotação”, contou o professor. O impacto desequilibrado da força centrífuga mantém parte da amostra na membrana.

"Utilizamos forças hidrodinâmicas que atuam verticalmente à força centrífuga, enchendo a membrana do filtro com líquido antes do processo de centrifugação. Isso minimizou a queda de pressão e trouxe um equilíbrio uniforme de pressão em toda a área da membrana. Isso permitiu maximizar a eficiência do enriquecimento celular bacteriano, minimizando a força necessária para a filtração”.

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