"Nós nos referimos a esse tipo de tecnologia como eletrônicos transitórios", diz John A. Rogers, da Universidade de Illinois, que liderou a equipe de pesquisa multidisciplinar. "Desde o início da indústria de eletrônicos, um objetivo chave do design tem sido construir dispositivos que duram para sempre, com uma performance completamente estável. Mas se você pensar na possibilidade contrária - dispositivos que são projetados para desaparecer fisicamente, de forma controlada e programada - então, outros tipos de aplicações aparecem", complementa.
Na foto, um dispositivo eletrônico transitório para monitorar e tratar infecções por bactérias em incisões cirúrgicas, testado em um rato Foto: Beckman Institute/University of Illinois/Tufts University/Divulgação
Três áreas de aplicação parecem particularmente promissoras. Primeiro, para implantes médicos que desempenham funções terapêuticas ou de diagnóstico, que podem ser usados por certo tempo e depois seriam dissolvidos e absorvidos pelo corpo. Segundo, os monitoradores ambientais, como sensores sem fio que são dispersos após um derramamento químico, que se degradariam ao longo do tempo para eliminar qualquer impacto ecológico. A terceira área é a de sistemas eletrônicos de consumo, ou sub-componentes que são compostáveis, para reduzir o desperdício eletrônico gerado por aparelhos que são frequentemente atualizados, como celulares.
Os sistemas eletrônicos transitórios aproveitam e estendem várias técnicas que o grupo de Rogers desenvolveu ao longo dos anos para fazer sistemas eletrônicos pequenos e com alto-desempenho de folhas de silício ultrafinas. Nas aplicações transitórias, as folhas são tão finas que se dissolvem completamente quando imersas em biofluidos. Junto a condutores e dielétricos solúveis, feitos de magnésio e óxido de magnésio, esses materiais fornecem uma paleta completa para componentes eletrônicos, sensores e sistemas de transmissão sem fio.
A equipe construiu transistores transitórios, diodos, bobinas de energia sem fio, sensores de temperatura, fotodetectores, células solares e até mesmo câmeras digitais simples - todos biocompatíveis. Eles encapsularam os dispositivos em seda. A estrutura da seda que determina a velocidade de dissolução - alguns minutos, dias, semanas ou, potencialmente, anos.
Como a equipe usa silício, material padrão da indústria de circuitos integrados, eles podem fazer dispositivos altamente sofisticados de modo a explorar designs já estabelecidos apenas introduzindo alguns truques adicionais no layout, na fabricação e nos materiais de apoio. Conforme relatado em artigo que será publicado na edição de amanhã da revista Science, os pesquisadores já demonstraram vários dispositivos, incluindo a câmera digital de 64 pixels e um implante projetado para monitorar e prevenir infecção por bactérias em incisões cirúrgicas, testada com sucesso em ratos.
O próximo passo é refinar ainda mais estes e outros dispositivos para aplicações específicas, conduzindo mais testes em animais e trabalhando com uma fundição de semicondutores para explorar possibilidades na manufatura em grande volume. "É um novo conceito, então há muitas possibilidades, várias das quais, provavelmente, ainda não identificamos", diz Rogers.
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