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

Comestível, biocompatível e biodegradável, o dispositivo pode ter várias aplicações na área médica. Resultados foram descritos na revista Scientific Reports

José Tadeu Arantes | Agência FAPESP – Uma fibra óptica feita de ágar foi produzida na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). O dispositivo é comestível, biocompatível e 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 ao objetivo, seria completamente absorvida pelo organismo.

A pesquisa, apoiada pela FAPESP, foi desenvolvida e liderada pelos professores Eric Fujiwara (Faculdade de Engenharia Mecânica, Unicamp) e Cristiano Cordeiro (Instituto de Física Gleb Wataghin, Unicamp), em colaboração com o professor Hiromasa Oku (Universidade de Gunma, Japão).

Artigo a respeito foi publicado pelos pesquisadores no periódico Scientific Reports, do Grupo Nature.

Ágar, também chamada de ágar-ágar, é uma gelatina natural extraída de algas marinhas. Sua 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 Fujiwara.

Os pesquisadores testaram a fibra em diferentes meios: ar, água, etanol e acetona. E 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”, afirma 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.

O artigo Agarose-based structured optical fibre pode ser lido em www.nature.com/articles/s41598-020-64103-3.