Um novo material semicondutor orgânico (baseado em carbono) foi desenvolvido e supera as opções existentes para a construção da próxima geração de biossensores. Uma equipe de pesquisa internacional liderada pela KAUST é a primeira a superar alguns desafios críticos no desenvolvimento deste polímero.
Muito esforço de pesquisa é despendido atualmente em novos tipos de biossensores que interagem diretamente com o corpo para detectar bioquímicos essenciais e servir como indicadores de saúde e doença.
“Para que um sensor seja compatível com o corpo, precisamos usar materiais orgânicos moles com propriedades mecânicas que correspondam às dos tecidos biológicos”, diz Rawad Hallani, ex-pesquisador da equipe KAUST, que desenvolveu o polímero junto com pesquisadores da várias universidades nos EUA e no Reino Unido
Hallani explica que o polímero é projetado para uso em dispositivos chamados transistores eletroquímicos orgânicos (OECTs). Para esses tipos de dispositivos, o polímero deve permitir que íons específicos e compostos bioquímicos penetrem no polímero e o dopem, o que, por sua vez, pode modular suas propriedades semicondutoras eletroquímicas. “A flutuação nas propriedades eletroquímicas é o que estamos realmente medindo como um sinal de saída do OECT”, diz ele.
A equipe teve que enfrentar vários desafios químicos porque mesmo pequenas alterações na estrutura do polímero podem ter um impacto significativo no desempenho. Muitos outros grupos de pesquisa tentaram fazer esse polímero específico, mas a equipe KAUST é a primeira a ter sucesso.
Sua inovação é baseada em polímeros chamados politiofenos com grupos químicos chamados glicóis fixados em posições precisamente controladas. Aprender como controlar as localizações dos grupos de glicol de maneiras não alcançadas anteriormente foi um aspecto fundamental da descoberta.
“Identificar o projeto de polímero certo para atender a todos os critérios que você está procurando é a parte difícil”, diz Hallani. “Às vezes, o que pode otimizar o desempenho do material pode afetar negativamente sua estabilidade, por isso precisamos ter em mente as propriedades energéticas e eletrônicas do polímero.”
Modelagem química computacional sofisticada foi usada para ajudar a alcançar o projeto certo. A equipe também foi auxiliada por análises especializadas de espalhamento de raios-X e microscopia eletrônica de varredura por tunelamento para monitorar a estrutura de seus polímeros. Essas técnicas revelaram como a localização dos grupos de glicol afetou a microestrutura do material e as propriedades eletrônicas.
“Estamos entusiasmados com o progresso que a Rawad fez na síntese de polímeros e agora estamos ansiosos para testar nosso novo polímero em dispositivos biossensores específicos.” disse Iain McCulloch da equipe KAUST, que também está vinculado à Universidade de Oxford, no Reino Unido.
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