Cientistas do MIT desenvolvem biossensor de luz inovador para decifrar a comunicação celular

Uma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) revolucionou o campo do biossensor ao desenvolver uma técnica que dispensa os cabos tradicionais e usa pequenas antenas para registrar sinais elétricos usando luz.

Esse avanço poderá abrir novos caminhos para compreender a comunicação celular e avançar no tratamento de doenças como arritmia e Alzheimer.

Superando a limitação dos cabos

Historicamente, os dispositivos que registram sinais elétricos em ambientes biológicos dependiam de cabos para conectar eletrodos aos seus respectivos amplificadores. Isso limitou o número de pontos de registro e, portanto, a quantidade de informações obtidas sobre a atividade celular.

No entanto, a nova tecnologia desenvolvida pelo MIT elimina essa restrição graças às antenas sem fios que detectam sinais eléctricos alterando a forma como dispersam a luz.

Tecnologia OCEAN: Antenas de Eletroespalhamento Orgânico

As antenas, denominadas OCEAN (“Antenas Eletrodispersivas Condutivas Orgânicas”), são feitas de um material polimérico especial denominado PEDOT:PSS. Esse composto responde a mudanças elétricas em seu ambiente modificando seu índice de refração, uma propriedade óptica que afeta a forma como a luz é espalhada. Quando uma antena OCEAN é iluminada, os pesquisadores podem medir variações na intensidade da luz proporcionais à atividade elétrica no meio líquido.

Cada antena, medindo apenas 1 micrômetro de largura – equivalente a um centésimo da espessura de um fio de cabelo humano – atua como um sensor independente. Isso permite que milhares de pontos de dados sejam registrados simultaneamente com extraordinária resolução espacial. Além disso, os dispositivos são robustos o suficiente para operar continuamente por mais de 10 horas, abrindo uma janela sem precedentes para o estudo da biologia celular.

Aplicações e projeções futuras

“A bioeletricidade é essencial para o funcionamento celular e processos vitais”, diz Sarkar, co-autor principal do estudo. “Com as antenas OCEAN, podemos gravar sinais elétricos sem fio com resolução espacial micrométrica de milhares de pontos simultâneos, o que poderia transformar nossa compreensão da biologia fundamental e patologias relacionadas.”

Os pesquisadores também destacam o potencial da tecnologia para facilitar o desenvolvimento e avaliação de novas terapias. Ao eliminar a necessidade de dispositivos complicados, os biossensores poderiam ser integrados em laboratórios biológicos convencionais para expandir o acesso à pesquisa de alta precisão.

Fabricação avançada no MIT.nano

A fabricação dessas antenas aproveita os recursos do MIT.nano, uma das instalações mais avançadas do mundo para nanofabricação.

Usando um feixe de íons focado, os cientistas criam buracos em nanoescala em um substrato de vidro revestido com materiais condutores e isolantes. As antenas são então “cultivadas” nesses buracos através de um processo eletroquímico controlado, permitindo uma produção escalável com milhões de antenas em um único chip.

Rumo a uma nova era na biodetecção

A equipe planeja testar a tecnologia com culturas de células reais e explorar aplicações adicionais, como a integração com dispositivos nanofotônicos para sensores de próxima geração. Além disso, eles antecipam que as antenas poderiam ser modificadas para penetrar nas membranas celulares, melhorando ainda mais a precisão na detecção de sinais elétricos.

Referência da noticia

https://news.mit.edu/2024/tiny-wireless-antennas-use-light-monitor-cellular-communication-1220