Cientistas dos EUA criam material que imita as funções da epiderme humana

Pele eletrônica em versão super, além de ser maleável, é reciclável e capaz de se recuperar após sofrer lesões.A solução poderá ser usada em robôs e equipamentos médicos

Maleável, autorreparável e completamente reciclável, uma nova pele eletrônica desenvolvida por pesquisadores da Universidade do Colorado, em Boulder, nos Estados Unidos, poderá ajudar a desenvolver equipamentos biomédicos de maior qualidade e servir de matéria-prima para a fabricação de robôs e próteses hiper-realistas, segundo estudo publicado em fevereiro na revista Science Advances.

Conhecido como e-skin, trata-se de um material translúcido e bastante fino que pode imitar a função e as propriedades mecânicas da pele humana. Um número de diferentes tipos e tamanhos de pele eletrônica tem sido desenvolvido em laboratórios pelo mundo, à medida que os pesquisadores reconhecem seu valor nos campos da medicina, ciência e engenharia.

A nova e-skin do Colorado tem sensores anexados para medir a pressão, a temperatura, a umidade e o fluxo de ar, diz Jianliang Xiao, pesquisador que lidera o projeto, ao lado do bioquímico Wei Zhang. De acordo com o especialista, a pele tem propriedades distintas, incluindo um novo tipo de polímero que, atado a nanopartículas de prata, fornece melhor força mecânica, além de estabilidade química e condutividade elétrica.

“O que é único aqui é que esse polímero permite que a e-skin seja tanto autorreparadora quanto totalmente reciclável à temperatura ambiente”, diz Xiao. “Considerando os milhões de toneladas de lixo eletrônico gerado em todo o mundo a cada ano, o potencial de reciclagem da nossa e-skin dá a ela um valor econômico e ambiental.”

Para exemplificar os benefícios da pele eletrônica, Zhang cita o filme Terminator, no qual a pele do principal vilão é recuperada segundos depois de ele levar tiros, pancadas ou ser atropelado. Embora o novo processo não seja tão dramático, a e-skin se recupera de cortes e rachaduras, salvando, inclusive, seus sensores, graças a uma mistura de três componentes do etanol, explica o pesquisador.

Outro benefício do novo material é que ele pode ser facilmente acomodado em superfícies curvas, como braços humanos e mãos robóticas, ao aplicar calor moderado e pressão, sem estresse excessivo. “Vamos dizer que você quer que um robô tome conta de um bebê. Nesse caso, você integra a e-skin aos dedos do robô para que ele possa sentir a pressão da criança. A ideia é copiar a pele biológica com a e-skin para o desempenho de funções variadas”, diz Zhang.

Partículas de prata

Para reciclar a pele, o dispositivo é mergulhado em uma solução apropriada, fazendo com que os polímeros se degradem em oligômeros (polímeros com grau de polimerização abaixo de 10) e monômeros (pequenas moléculas que podem se agrupar em polímeros), solúveis no etanol. As partículas de prata afundam para a base da solução. “A solução reciclada e as nanopartículas podem ser usadas para fazer nova pele eletrônica funcional”, afirma Xiao.

Um outro tipo de pele eletrônica está sendo desenvolvido na Universidade de Dresden, na Alemanha, com a pretensão de fazer uma ponte entre o mundo físico e a realidade virtual. Ela é capaz de manipular objetos sem vê-los nem tocá-los. À primeira vista, a pele, que é mais fina que um fio de cabelo humano, se parece com uma tatuagem simples, mas há muito mais por trás desse material, quase um gadget de filme de ficção científica.

O pequenino dispositivo tem sensores magnéticos que interagem com um ímã para detectar o movimento físico. Esses sensores, então, transmitem a informação a um software conectado. Trabalhando com qualquer ângulo de movimento, o programa de computador manipula um objeto na realidade virtual. Isso significa que ajustar um dimmer de luz ou digitar num teclado virtual pode ser feito apenas com um abano de mão.

“Nossa pele eletrônica acompanha o movimento da mão, respondendo ao campo magnético”, diz Gilbert Cañon Bermúdez, principal autor do estudo. “Isso não apenas significa que podemos digitalizar suas rotações e transladar essa informação para o mundo virtual, mas também influenciar objetos que estejam lá”, diz. A tecnologia ainda está num estágio embrionário, mas os pesquisadores fizeram algumas demonstrações para provar sua viabilidade. O dispositivo pode, entre outras coisas, reduzir o brilho de uma lâmpada virtual ou discar números em um teclado de computador, por exemplo.

Foto: Someya Laboratory/ The Shillong Times

Saúde Plena

Estudo pioneiro explica o que acontece com o cérebro no exato momento em que morremos

Pesquisadores de duas universidades monitoraram a atividade de dez pacientes terminais para tentar descobrir tudo o que se passa no cérebro no exato momento em que estamos morrendo

O que passa em nossa cabeça no momento da morte? Não se sabe exatamente e, embora os cientistas tenham alguma resposta, a resposta continua sendo um grande mistério. Além de difícil solução, tentar respondê-la pode criar implicações éticas. No entanto, uma equipe de cientistas da Universidade Charitée, em Berlim, e também da Universidade de Cincinnati, nos Estados Unidos, encontraram uma maneira de realizar um pioneiro estudo sobre a neurobiologia da morte. A pesquisa foi liderada pelo cientista Jens Dreier.

O título da pesquisa foi “Depolarização da difusão terminal e silêncio elétrico na morte do córtex cerebral humano”. Para realizá-la, os cientistas precisaram do consentimento dos parentes de vários pacientes terminais. O estudo exigia um monitoramento neural considerado invasivo. Os pacientes tinham sofrido terríveis acidentes de trânsito, acidentes vasculares cerebrais ou paradas cardíacas. Ou seja, nesses casos, não havia mais como salvá-los, segundo os pesquisadores.

Ao trabalhar com essas pessoas, os cientistas descobriram que os cérebros dos animais e dos seres humanos morrem de uma maneira parecida. Eles agora dizem mas que também existe um exíguo momento em que o funcionamento do cérebro pode ser restaurado, ao menos de forma hipotética. O objetivo do estudo não era apenas observar os últimos momentos de um cérebro, mas também compreender como seria possível salvar vidas no futuro.

Cérebros de animais

Grande parte do que até então se sabia sobre a morte cerebral era produto de experimentos com animais, realizados no século passado. Até então, o que se conhecia era o seguinte: “A lesão total e irreversível dessas células se desenvolve em menos de dez minutos quando a circulação cessa completamente”, explica um dos cientistas no estudo.

Cérebro humano

A equipe de pesquisadores queria ter mais detalhes sobre o que acontece com o cérebro dos humanos, algo que ainda estava cheio de enigmas. Para isso, à medida que o paciente terminal piorava, os cientistas monitoraram sua atividade neurológica usando dezenas de eletrodos. Em primeiro lugar, em oito dos dez pacientes, os pesquisadores detectaram o movimento de células cerebrais que tentavam impedir o inevitável, ou seja, a morte que já se avizinhava.

De maneira geral, os neurônios funcionam com íons carregados, o que cria desequilíbrios elétricos entre eles e seu ambiente – isso permite que pequenos choques, ou sinais, sejam criados. Para os autores do estudo, a manutenção desse sistema fica mais difícil quando a morte está chegando. Para se alimentar, essas células “bebem” oxigênio e energia química da corrente sanguínea. Quando o corpo morre e o fluxo de sangue que chega ao cérebro para, os neurônios – privados de oxigênio – tentam uma de suas últimas saídas: acumular os recursos que sobraram, dizem os pesquisadores.

Enviar sinais de um lado para o outro, como normalmente ocorre, acaba se tornando um desperdício nos últimos momentos da vida. Portanto, os neurônios se “calam” e, ao invés de enviar sinais, usam suas reservas de energia para manter cargas elétricas internas, esperando o retorno de um fluxo de sangue que nunca virá. Esse fenômeno foi chamado de “depressão não dispersa”, pois ele ocorre simultaneamente em todo o cérebro.

Depois, o que se segue é a fase da “despolarização da difusão”, conhecida como “tsunami cerebral”. Ocorre uma grande liberação de energia térmica, porque o equilíbrio eletroquímico que mantinha as células vivas entram em colapso – esse “tsunami” leva à intoxicação e destruição das células. Todas essas reações foram observadas pelos cientistas nos pacientes terminais. E à medida que os níveis de oxigênio caíam, a atividade elétrica também silenciava em todo o cérebro.

É então que a morte chega

No entanto, o estudo revelou que, no futuro, todo esse processo pode não ser tão inevitável como é agora. “A despolarização expansiva marca o início das mudanças celulares tóxicas que eventualmente levam à morte, mas não é o ponto chave da morte por si só, pois essa despolarização é reversível até certo ponto, com a restauração do suprimento de energia”, disse o principal autor do estudo, Jens Dreier, do Centro de Pesquisas de Acidentes Cardiovasculares da Universidade Charité, de Berlim.

Os dados obtidos pelo estudo, publicados pela revista científica Annals of Neurology, apontam que a ressurreição celular continua sendo possível. Porém, novas pesquisas devem ser feitas até que isso seja possível. Como Dreier assinala, “a morte é um fenômeno complexo” para o qual “não há respostas fáceis.”

G1