Cientistas encontraram uma maneira de ‘tatuar’ células vivas com ouro
Pesquisadores descobriram uma forma de tatuar ouro em tecidos vivos. Com base em uma técnica de fabricação chamada litografia de nanoimpressão, os cientistas imprimiram células de fibroblastos de embriões vivos de camundongos com padrões de nanopontos e nanofios de ouro. “É um primeiro passo significativo para adicionar circuitos mais complexos”, diz a pesquisa, publicada na Nano Letters.
De acordo com os cientistas que a desenvolveram, liderados pelo engenheiro David Gracias, da Universidade Johns Hopkins, a técnica pode ter aplicações incríveis na saúde.
“Se você imaginar para onde tudo isso está indo no futuro, gostaríamos de ter sensores para monitorar e controlar remotamente o estado de células individuais e o ambiente ao redor dessas células em tempo real”, diz Gracias. “Se tivéssemos tecnologias para rastrear a saúde de células isoladas, talvez pudéssemos diagnosticar e tratar doenças muito mais cedo e não esperar até que todo o órgão seja danificado.”
Os engenheiros têm procurado uma maneira de integrar a eletrônica com a biologia humana há algum tempo, mas há obstáculos significativos. Um dos maiores obstáculos é a incompatibilidade do tecido vivo com as técnicas de fabricação usadas para construir eletrônicos.
Embora existam maneiras de tornar as coisas pequenas e flexíveis, eles geralmente usam produtos químicos agressivos, altas temperaturas ou vácuos que destroem tecidos vivos ou materiais macios à base de água.
Gracias e sua equipe basearam sua técnica na litografia de nanoimpressão, que é praticamente o que parece: usando um selo para imprimir padrões em nanoescala em um material. Aqui, o material é ouro, mas esse é apenas o primeiro passo do processo. Uma vez que o padrão foi feito, ele tem que ser transferido, e aderir, ao tecido vivo.
Os pesquisadores primeiro imprimiram seu ouro em nanoescala em um wafer de silício revestido em polímero. Em seguida, o polímero foi dissolvido para que o padrão pudesse ser transferido para filmes finos de vidro, onde foi tratado com um composto biológico chamado cisteamina e revestido com um hidrogel.
Em seguida, o padrão foi retirado do vidro e tratado com gelatina, antes de ser transferido para uma célula de fibroblastos. Finalmente, o hidrogel foi dissolvido. A cisteamina e a gelatina ajudaram a ligação do ouro à célula, onde permaneceu e se moveu com a célula pelas 16 horas seguintes.
Eles usaram a mesma técnica para anexar arranjos de nanofios de ouro a cérebros de ratos ex vivo. Mas os fibroblastos representam o resultado mais empolgante.
“Mostramos que podemos anexar nanopadrões complexos a células vivas, garantindo que a célula não morra”, diz Gracias. “É um resultado muito importante que as células possam viver e se mover com as tatuagens, porque muitas vezes há uma incompatibilidade significativa entre as células vivas e os métodos que os engenheiros usam para fabricar eletrônicos”.
Como a litografia em nanoescala é relativamente simples e de baixo custo, o trabalho representa um caminho para o desenvolvimento de eletrônicos mais complicados, como eletrodos, antenas e circuitos, a serem integrados não apenas com tecidos vivos, mas hidrogéis e outros materiais macios que são incompatíveis com métodos de fabricação mais severos.
“Esperamos que esse processo de nanopadronização, combinado com várias classes de materiais e técnicas de microfabricação padrão, como fotolitografia e litografia por feixe eletrônico, abra oportunidades para o desenvolvimento de novos substratos de cultura celular, materiais biohíbridos, dispositivos biônicos e biossensores”, dizem os pesquisadores.