Biossensor quântico consegue ouvir o cérebro

O material quântico capaz de "escutar" o cérebro é o retângulo sob as listras douradas. Ele captura átomos eletricamente carregados (íons) que o cérebro usa naturalmente para se comunicar.
[Imagem: Hai-Tian Zhang/Purdue]

Material que escuta o cérebro

Um novo material automaticamente "escuta" o cérebro, o que permitirá construir dispositivos eletrônicos mais sensíveis para detectar doenças neurológicas mais cedo.

A ideia é que, no futuro, o cérebro possa detectar suas próprias doenças diretamente.

Para isso, inúmeros pesquisadores vêm tentando criar um material que "pense" como o cérebro, o que permitirá criar sensores mais sensíveis a sinais precoces de doenças neurológicas, como Parkinson, Alzheimer e outras.

É claro que um material capaz de "pensar" está muito distante, mas este novo material já consegue pelo menos "escutar", afirmam Hai-Tian Zhang e seus colegas da Universidade Purdue (EUA).

Material quântico

O alvo de toda essa área de pesquisa são as correntes iônicas, que ajudam o cérebro a realizar cada reação específica, necessária para coisas tão básicas quanto enviar um sinal para respirar. Detectar íons significa também detectar a concentração de uma molécula, que serve como um indicador da saúde do cérebro.

"O objetivo é preencher a lacuna entre como a eletrônica pensa, que é via elétrons, e como o cérebro pensa, que é via íons. Esse material nos ajudou a encontrar uma ponte em potencial," disse Zhang.

Ele centrou sua pesquisa em um "material quântico" capaz de receber automaticamente íons de hidrogênio quando colocado sob uma fatia do cérebro de um modelo animal - o termo "quântico" significa que o material tem propriedades eletrônicas que não podem ser explicadas pela física clássica, e que lhe dão uma vantagem única sobre outros materiais usados em eletrônica, como o silício. Seu nome técnico é niquelato de perovskita (SmNiO₃).

"Interfaces funcionais entre eletrônica e matéria biológica são essenciais para diversos campos, incluindo ciências da saúde e bioengenharia. Aqui, relatamos a descoberta da transferência espontânea de hidrogênio (sem entrada de energia externa) de reações biológicas de glicose para o SmNiO₃, um material quântico de perovskita arquetípico.

"Em seguida, interfaceamos diretamente uma fatia do cérebro de um camundongo nos dispositivos de niquelato e demonstramos a medição da liberação de neurotransmissores após a estimulação elétrica da região do estriado. Estes resultados abrem caminhos para o uso da física emergente presente em materiais quânticos na detecção de [elementos]-traço e na transferência de biomaterial, ciências bioquímicas e interfaces cérebro-máquina," escreveram os pesquisadores em seu artigo, publicado pela revista Nature Communications.