Criado biodispositivo à base de grafene

Engenheiros químicos estão utilizando um novo material, conhecido como grafene, com características que permitem a sua utilização em diferentes processos biológicos. O professor de engenharia química da Universidade do Estado do Kansas, EUA, Vikas Berry, liderou uma pesquisa que combinou materiais biológicos com o grafene (graphene em inglês), uma micropelícula composta apenas por átomos de carbono, tendo a espessura exata de um átomo. Para poder manipular e observar esse material, os pesquisadores utilizaram um microscópio de força atômica. O artigo com os resultados deste estudo foi publicado na edição online desse mês no periódico Nano-Letters.

O grafene possui diversas propriedades, mas a de maior interesse para os cientistas é a sua grande capacidade de transportar elétrons. Essa característica permite que eles transitem pelo material sem interrupções, com velocidade que se aproxima à da luz quando está em temperatura ambiente, o que constitui uma grande vantagem, pois para conseguir que os elétrons se movimentem a altíssimas velocidades, normalmente, é necessária a redução drástica à temperatura de 0 Kelvin (aproximadamente -273.15º C).

O professor Berry vem utilizando o grafene em diferentes pesquisas com material biológico, entre eles, um sensor de DNA, onde os elétrons movimentam-se a uma velocidade específica. Porém, ao encontrarem o ácido nucléico, ocorre uma mudança na velocidade de deslocamento desses elétrons. A alteração da velocidade é detectada através da medição da condutividade elétrica.

No artigo publicado, os pesquisadores descreveram a fabricação e funcionamento de um grafene quimicamente modificado (CMG) que poderá ser utilizado, por exemplo, como biodispositivo para bactérias e como sensor de DNA. Os resultados das pesquisas mostraram que o biodispositivo apresentou alta sensibilidade para a ligação com as bactérias, gerando em torno de 1400 carregadores CMG do tipo p. Outras características também foram evidenciadas, tais como o controle da sensibilidade do dispositivo a partir da manipulação da superfície, a inversão da polaridade específica dada a mudança da polaridade superficial, e a ligação preferencial de DNA na superfície de CMG, quando este se apresenta mais espesso e com ondulações.

Diversas outras utilizações do material foram pesquisadas pelo cientista, tais como a possibilidade de carregamento do grafene com anticorpos. Essa particularidade foi testada por um estudante de engenharia química que utilizou uma espécie de bactéria encontrada no arroz. A pesquisa mostrou que o material com anticorpos envolveram as bactérias, individualmente, mantendo-as vivas durante doze horas. De acordo com o Berry, é possível gerar eletricidade utilizando o grafene para envolver uma bactéria conhecida como geobacter, que possui a capacidade de produzir elétrons.

Através da combinação do grafene com bactérias, o professor criou um sensor de umidade. Utilizando essa tecnologia, o pesquisador conseguiu realizar a compressão e o alongamento de junções moleculares entre nanopartículas, técnica que foi utilizada por um grupo de cientistas para desenvolver um dispositivo molecular que age em um chip, possibilitando a formação de um circuito.

Com o desenvolvimento dessa tecnologia, será possível desenvolver importantes ferramentas e dispositivos para o diversos tipos de diagnósticos. O grafene quimicamente modificado possui diversas propriedades que o torna uma ótima opção para o desenvolvimento de biodispositivos, tanto em escala biomolecular, quanto na biocelular.

14/04/2009
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG