O que é bioeletrônica?

Bioeletrônica é um termo utilizado para descrever um novo campo de pesquisa que une biologia e eletrônica. No geral, essa ciência busca combinar componentes biológicos e eletrônicos, a fim de criar utilidades práticas para o cotidiano. Essa ligação entre seres vivos e tecnologia depende da habilidade de realizar traduções eficientes entre sinais elétricos e biológicos. 

O sucesso da bioeletrônica depende dos esforços conjuntos de engenheiros, biólogos, químicos e físicos que, juntos, podem estudar e desenvolver conexões entre dispositivos artificiais e sistemas vivos. Apesar dos progressos referentes a esse campo, a principal barreira para o avanço da bioeletrônica é a inexistência de linguagem comum entre as diferentes áreas do conhecimento. 

Aplicações

Materiais para bioeletrônica

Um dos elementos mais utilizados na bioeletrônica é o Poli(3,4-etilenodioxitiofeno) misturado com Poliestireno Sulfonado PEDOT:PSS. Além de possuir uma boa mobilidade de íons e elétrons, esse polímero também é um ótimo revestimento para eletrodos metálicos, como demonstraram especialistas da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália. De acordo com o estudo, a transformação de eletrodos metálicos com revestimentos PEDOT:PSS pode melhorar a conexão entre o tecido neural e o eletrodo, aumentando a vida útil desses implantes.

Os resultados expressaram aumento na integração com o tecido, assim como aumento na área de superfície do eletrodo, permitindo a entrega de sinais de bioativos para as células neurais. O grafeno também já foi indicado para a engenharia de tecidos como um material de enchimento em compostos poliméricos. Os materiais bioderivados, como DNA e peptídeos, também podem ser citados como elementos estudados para a bioeletrônica.

No entanto, alguns desses materiais podem ser prejudiciais ao meio ambiente e a saúde humana.

Bioeletrônica no Brasil

A bioeletrônica tornou-se conhecida no Brasil a partir das pesquisas realizadas pelo professor Frank Nelson Crespilho, da Universidade de São Paulo de São Carlos. Ele foi o primeiro a implantar um microchip — também chamado de biochip — dentro da veia de um rato para gerar corrente elétrica. Trata-se de uma biocélula a combustível que usa glicose do sangue de rato para produzir energia. 

O biochip é composto por duas fibras de carbono que são inseridas em um cateter e posicionadas dentro da veia. À medida que o sangue passa através do dispositivo, o chip consegue medir a concentração de açúcar no sangue. “Há ainda muito o que pesquisar. Fizemos uma simulação em ratos, mostrando que é possível ter um componente bioeletrônico implantável, acessível para se fazer monitoramento 24 horas por dia”, comenta Crespilho. 

O objetivo é que o dispositivo, futuramente, possa enviar para um celular os valores obtidos na leitura das concentrações de açúcar no sangue. Dessa maneira, tanto o paciente como o médico poderiam saber em tempo real o atual quadro da diabetes. “Hoje já existem monitoramentos de batimento cardíaco por celular, por exemplo. Então já é uma realidade. Nós mostramos que é possível fazer, que a prova de conceito deu certo. Agora, nesta segunda etapa, precisamos de recursos e interesse”, afirma Crespilho. 

O investimento e as pesquisas do Grupo de Bioeletroquímica e Interfaces do Instituto de Química de São Carlos já trouxeram diversos resultados, inclusive fora do País. Os editores da revista ChemElectroChem, da editora alemã Wiley, elegeram o biochip implantável que detecta a concentração de açúcar no sangue como um dos trabalhos mais destacados publicados em todos os periódicos da editora, tornando a pesquisa acessível para a comunidade científica e para o público. 

Apesar da conquista e do reconhecimento do trabalho do grupo, o professor Crespilho é cuidadoso. “É muito importante não gerar expectativas acerca dos dispositivos que estamos desenvolvendo. Ainda há várias etapas que precisam ser cumpridas. Tem muita pesquisa pela frente. Ficamos animados com os resultados, mas temos um compromisso com a sociedade e os resultados dependem de estudos até chegar à implementação de fato em seres humanos.” 

Medicina bioeletrônica

A bioeletrônica também pode ser aplicada à Medicina. Essa nova área do conhecimento utiliza dispositivos implantáveis miniaturizados que usam a corrente elétrica para estimular o sistema nervoso e aliviar os sintomas ou, às vezes, as causas de doenças crônicas.

Apesar de os primeiros passos terem iniciado há duas décadas, existem poucos testes clínicos e investimentos nesta área. A atenção e o interesse por inovações disruptivas no setor de saúde, com o surgimento da pandemia da Covid-19, podem ser os impulsionadores por trás de uma série de investimentos em novos tratamentos.