Proteína sintética faz interface entre eletrônico e biológico

Redação do Site Inovação Tecnológica -  14/10/2016

Estrutura da interface bioeletrônica (esquerda) e microfotografia mostrando os nanofios reais (direita). [Imagem: Yuhei Hayamizu et al. - 10.1038/srep33778]

Biomimetismo

Conectar equipamentos eletrônicos diretamente ao corpo humano é um sonho antigo, que permitiria a fabricação de melhores implantes e próteses, inteligentes por si mesmas ou que possam ser controladas com o pensamento, além de uma série de ideias um tanto mirabolantes para construir "seres humanos otimizados".

O grande desafio é conectar a eletrônica inerte, com seus componentes feitos de semicondutores, metais e plásticos, com as células biológicas.

Yuhei Hayamizu e seus colegas da Universidade de Washington, nos EUA, confirmaram agora que o caminho para fazer uma interface entre o artificial e o biológico fica mais curto começando "daqui para lá", usando mecanismos que a própria biologia desenvolveu e que são mais robustos e capazes de lidar com desafios externos.

Interface bioeletrônica

Hayamizu usou engenharia genética para sintetizar peptídeos - pequenas proteínas responsáveis por inúmeras tarefas em nossas células - capazes de se estruturar na forma de nanofios. O pulo do gato é que os nanofios se formam sobre camadas monoatômicas como as que vêm sendo cada vez mais usadas pela eletrônica, como o grafeno, a molibdenita, as perovskitas e várias outras.

Desta forma, os sinais eletrônicos podem ser conduzidos pelas camadas monoatômicas até excitarem os peptídeos, que se tornam responsáveis por passar as informações para o lado biológico.

E a comunicação é de duas vias, com os peptídeos entendendo a linguagem da tecnologia e vice-versa, detectando os sinais químicos ou eletrobiológicos e os transformando em sinais ópticos ou elétricos, criando efetivamente uma interface bioeletrônica.

Controle

Os protótipos usam uma versão modificada do peptídeo GrBP5, que formou nanofios sobre uma camada de grafeno e de molibdenita, demonstrando a capacidade de converter um sinal químico, vindo do lado biológico, em um sinal óptico, saindo pelo lado eletrônico.

"Agora precisamos explorar as propriedades básicas desta ponte e ver como podemos modificá-la para permitir o fluxo de informação fluindo dos dispositivos eletrônicos e fotônicos para os sistemas biológicos," disse o professor Mehmet Sarikaya, coordenador da equipe.

Bibliografia:

Bioelectronic interfaces by spontaneously organized peptides on 2D atomic single layer materials
Yuhei Hayamizu, Christopher R. So, Sefa Dag, Tamon S. Page, David Starkebaum, Mehmet Sarikaya
Nature Scientific Reports
Vol.: 6, Article number: 33778
DOI: 10.1038/srep33778