As enguias elétricas, que deslizam ao longo das profundezas lamacentas das lagoas e córregos nas bacias dos rios Amazonas e Orinoco, na América do Sul, podem causar um choque poderoso o suficiente para derrubar um cavalo. Seu poder vem de células chamadas eletrócitos que descarregam quando a enguia está caçando ou se sente ameaçada.
Agora, os pesquisadores estão se inspirando nessas enguias (na verdade, não em enguias tecnicamente, mas em um tipo de peixe) para desenvolver novas fontes de energia que poderiam, um dia, alimentar dispositivos elétricos no corpo humano, como marca-passos, sensores e próteses. órgãos.
As enguias elétricas podem sincronizar o carregamento e a descarga de milhares de células em seus corpos simultaneamente, diz Max Shtein, um cientista de materiais da Universidade de Michigan que trabalhou na pesquisa.
“Se você pensa em fazer isso muito rapidamente - em apenas uma fração de segundo - para milhares de células simultaneamente, é um esquema de fiação bastante inteligente”, diz ele.
Os eletrócitos de uma enguia elétrica são grandes e planos, com centenas empilhados juntos horizontalmente. Por causa da maneira como estão empilhados, as minúsculas voltagens individuais das células adicionam um chute significativo. Isso é possível porque o tecido circundante isola os eletrócitos, de modo que a voltagem flui para a água em frente ao peixe - atordoando ou matando presas ou ameaças - e então flui de volta para criar um circuito completo.
Uma equipe liderada pelo colaborador de Shtein, Michael Meyer, da Universidade de Friburgo, tentou copiar a fisiologia da enguia, criando cerca de 2.500 unidades de sódio e cloreto dissolvidas em hidrogéis à base de água. Eles imprimiram fileiras de minúsculos botões multicoloridos de hidrogéis em longas folhas de plástico, alternando os hidrogéis salgados com aqueles feitos apenas com água. Eles então imprimem uma segunda folha de hidrogéis seletivos de carga, cada um permitindo a passagem de géis de cloreto carregados positivamente de sódio ou de carga negativa. Quando as folhas foram dobradas, usando uma técnica especial de origami, os géis alternados tocaram e geraram eletricidade. O sistema gerou 110 volts - um impulso decente, mas muito menor do que a potência de uma enguia, que tem células mais finas e de menor resistência.
Hidrogéis seletivos de carga em cima de uma folha de hidrogéis salinos (vermelhos) e de água doce (azuis) (Universidade de Michigan) A equipe, que também incluiu pesquisadores da Universidade de Friburgo e da Universidade da Califórnia, em San Diego, escreveu sobre seu protótipo na revista Nature no mês passado.
O sistema de hidrogel é macio e flexível, o que poderia torná-lo uma fonte de energia potencialmente boa para robôs de corpo mole cujos movimentos seriam impedidos por baterias duras. Também é livre dos ingredientes potencialmente tóxicos das baterias tradicionais, como o chumbo. E desde que o sistema é feito de componentes artificiais, em vez de tecido biológico, tem um baixo potencial de rejeição imunológica.
Os pesquisadores esperam que eles possam aumentar o poder do sistema, tornando as membranas de hidrogel mais finas. Eles também esperam imitar a capacidade da enguia de usar seus próprios fluidos corporais para manter as diferenças na concentração de eletrólitos entre os eletrócitos. Isso pode possibilitar a alimentação permanente de um dispositivo implantado sem entrada externa.
“A beleza das bio-baterias de enguias elétricas é que os princípios pelos quais elas funcionam são simples e as partículas carregadas que se movem para gerar corrente estão facilmente disponíveis - essencialmente apenas íons em solução como o sal de mesa - que ocorrem naturalmente em nossos corpos” diz Harold Zakon, professor de neurociência da Universidade do Texas em Austin que estuda enguias elétricas. "Como as células de órgãos elétricos são carregadas por íons em movimento através das membranas celulares, elas nunca precisariam ser conectadas à parede ou a uma fonte de energia externa, mas dependeriam da própria energia do corpo para mantê-las carregadas".
