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Pesquisadores da Unicamp desenvolvem fibra óptica feita de derivado de algas marinhas

Publicado em 15 maio 2020

Uma fibra óptica feita de ágar foi produzida na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

O dispositivo é comestível, biocompatível, biodegradável e poderá ser usado in vivo para imageamento de estruturas corporais, entrega localizada de luz para fototerapia ou optogenética (por exemplo, a estimulação de neurônios pela luz para estudo de circuitos neuronais) e entrega localizada de medicamentos.

Outro uso possível seria a detecção de microrganismos em órgãos específicos – caso em que a sonda, depois de implantada e de atender o objetivo, seria completamente absorvida pelo organismo.

A pesquisa, apoiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), foi desenvolvida e liderada pelos professores Eric Fujiwara (Faculdade de Engenharia Mecânica – Unicamp) e Cristiano Cordeiro (Instituto de Física GlebWataghin – Unicamp), em colaboração com o professor Hiromasa Oku (Universidade de Gunma – Japão).

Um artigo (em inglês) a respeito da pesquisa foi publicado pelos cientistas no periódico Scientific Reports, do Grupo Nature.

Composição

Ágar, também chamada de ágar-ágar, é uma gelatina natural extraída de algas marinhas. A composição consiste na mistura de dois polissacarídeos: agarose e agaropectina. “Nossa fibra óptica consiste em um cilindro de ágar, com diâmetro externo de 2,5 milímetros [mm], e um arranjo interno regular de seis orifícios cilíndricos de ar, com 0,5 mm de diâmetro cada um, circundando um núcleo sólido. A luz é confinada devido à diferença entre os índices de refração do núcleo de ágar e dos buracos de ar”, diz Fujiwara à Agência Fapesp .

“Para produzir a fibra, vertemos ágar de tipo alimentício em um molde, com seis hastes longitudinais dispostas simetricamente em torno do eixo principal. A gelatina se distribuiu pelo espaço disponível. Após o resfriamento, as hastes são removidas para formar orifícios de ar e o guia de ondas solidificado é liberado do molde. O índice de refração e a geometria da fibra podem ser adaptados, variando a composição da solução de ágar e o design do molde, respectivamente”, explica o docente.

Os pesquisadores testaram a fibra em diferentes meios: ar, água, etanol e acetona. Os cientistas verificaram que ela é sensível ao contexto. “O fato de a gelatina sofrer alterações estruturais sob variações de temperatura, umidade e pH torna a fibra adequada para fins de sensoriamento óptico”, acrescenta Fujiwara.

Outra aplicação promissora é o uso simultâneo da fibra como sensor óptico e meio de crescimento para microrganismos. “Nesse caso, o guia de ondas pode ser projetado como uma unidade de amostra descartável, contendo os nutrientes necessários. As células imobilizadas no dispositivo seriam sensoriadas opticamente e o sinal analisado por meio de câmera ou espectrômetro”, descreve o pesquisador.