Células solares furadas são ideais para aplicações médicas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/07/2022

Além das aplicações médicas, essas células fotoeletroquímicas podem ter aplicações em fotossíntese artificial.
[Imagem: Aleksander Prominski et al. - 10.1038/s41563-022-01249-7]

Células fotoeletroquímica

Encher uma célula solar de furos pode torná-la ideal para alimentar aparelhos médicos, incluindo marca-passos.

A ideia é fazer furos na camada superior da célula solar, de modo a torná-la porosa.

"Uma das áreas em que estamos interessados é fabricar dispositivos que podem ser alimentados por luz. Estamos mais familiarizados com essa tecnologia na forma de células solares, mas elas também podem usar qualquer fonte de luz, inclusive artificial. Quando funcionam dentro do corpo, esses dispositivos são conhecidos como células fotoeletroquímicas, e podem ser alimentados a partir de uma pequena fibra óptica implantada no corpo," disse o professor Aleksander Prominski, da Universidade de Chicago, nos EUA.

Normalmente, as células solares requerem duas camadas, que podem ser obtidas combinando o silício com outro material ou misturando diferentes tipos de átomos em cada camada de silício.

Mas Prominski descobriu que é possível fabricar uma célula solar de silício puro apenas criando uma camada porosa, como uma esponja.

A célula solar pode então ser emparelhada com uma fibra óptica tão fina quanto um fio de cabelo humano, reduzindo significativamente o tamanho geral de um implante, tornando-o mais amigável ao corpo e menos propenso a causar efeitos colaterais.

A equipe também está entusiasmada com possíveis aplicações para a estimulação nervosa. "Você pode imaginar a implantação de tais dispositivos em pessoas com degeneração nervosa crônica nos pulsos ou mãos, por exemplo, para aliviar a dor," disse Prominski.

Finalmente, essa nova maneira de fabricar células solares também pode ser interessante para energia sustentável ou outras aplicações não-médicas: Como elas foram projetadas para funcionar melhor em um ambiente líquido, os cientistas acreditam que elas possam ser usadas em aplicações como folhas artificiais e combustíveis solares.

Imagem ao microscópio das células depois da etapa de perfuração.
[Imagem: University Of Chicago/Tian Lab]

Célula solar porosa

Sendo toda perfurada, a célula fica macia e flexível, além de ser minúscula, com menos de cinco micrômetros de diâmetro, o que é aproximadamente do tamanho de um único glóbulo vermelho. Mas elas não são adequadas para painéis solares, funcionando melhor em meio líquido.

Há também outras vantagens, a começar pelo método de fabricação: "Você pode fazê-las em questão de minutos, e o processo não requer altas temperaturas ou gases tóxicos," disse Prominski.

Para aumentar a capacidade do material de estimular as células cardíacas ou nervosas, as células porosas são tratadas com plasma de oxigênio, para oxidar a camada superficial. Esta etapa é contra-intuitiva para os químicos, porque o óxido de silício geralmente funciona como um isolante.

Neste caso, porém, a oxidação realmente ajuda, tornando o material de silício hidrofílico - atraído pela água - o que aumenta o sinal para os tecidos biológicos. "Finalmente, ao adicionar uma camada de óxido metálico com alguns átomos de espessura, você pode melhorar ainda mais as propriedades do dispositivo," disse o pesquisador Pengju Li.

Como todos os componentes podem ser biodegradáveis, a equipe acredita que essas células solares biologicamente amigáveis podem ser usadas também para procedimentos cardíacos de curto prazo: Em vez de uma segunda cirurgia para remoção dos aparelhos, as peças se degradariam naturalmente após alguns meses.

A abordagem inovadora também pode ser particularmente útil para um procedimento chamado terapia de ressincronização cardíaca, que busca corrigir arritmias, quando as câmaras direita e esquerda do coração não batem no mesmo ritmo, porque os dispositivos podem ser colocados em várias áreas do coração para melhorar a cobertura.

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