Borofeno, “melhor que grafeno”, pode revolucionar tecnologias bioeletrnicas

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 09/05/2024

Borofeno

Dificilmente a fama do grafeno ser superada, mas a famlia dos materiais atomicamente finos j enorme, incluindo fosforeno, estaneno, germaneno e siliceno e, mais recentemente, o oureno.

Outro exemplo o borofeno, uma camada atomicamente fina do elemento qumico boro, sintetizado pela primeira vez em 2015. Mesmo virtualmente desconhecido do pblico, o borofeno mais condutivo, mais fino, mais leve, mais forte e mais flexvel do que o grafeno, que uma camada atomicamente fina do elemento carbono.

E o borofeno acaba de abrir ainda mais distncia do seu parente mais famoso, graas ao trabalho de Teresa Aditya e colegas da Universidade do Estado da Pensilvnia, nos EUA.

A equipe conseguiu dotar o borofeno de quiralidade – ou lateralidade -, o que otimiza drasticamente sua conexo com o mundo biolgico, podendo resultar em sensores mais avanados, dispositivos mdicos implantveis e muito mais. Essa quiralidade, induzida por um mtodo nunca antes utilizado no borofeno, permite que o material interaja de maneiras nicas com diferentes unidades biolgicas, como clulas e precursores de protenas.

“At onde sabemos, este o primeiro estudo a compreender as interaes biolgicas do borofeno e o primeiro relato de gerar quiralidade nas estruturas de borofeno,” disse o professor Dipanjan Pan. “O borofeno um material muito interessante, pois se assemelha muito ao carbono, incluindo seu peso atmico e estrutura eletrnica, mas com propriedades mais notveis. Os pesquisadores esto apenas comeando a explorar suas aplicaes.”

Quiralidade inorgnica

Um elemento central da vida, a quiralidade refere-se fisicalidade semelhante, mas no idntica, como as mos esquerda e direita, que no se sobrepem sua imagem espelhada. Nas molculas, a quiralidade pode fazer com que unidades biolgicas ou qumicas tambm existam em duas verses que no podem ser perfeitamente combinadas. E a vida usa apenas uma forma de lateralidade molecular.

Uma das grandes vantagens do borofeno que ele estruturalmente polimrfico, o que significa que seus tomos podem ser organizados em diferentes configuraes, que lhe conferem diferentes formas e propriedades, da mesma forma que o mesmo conjunto de blocos de Lego pode ser usado para construir diferentes objetos.

Assim, possvel “sintonizar” o borofeno para que ele tenha as propriedades que se deseja dele – e isso agora inclui a quiralidade. E, o que mais importante, isso permite alterar o modo como o material interage com clulas e tecidos biolgicos. “Nosso estudo, pela primeira vez, mostrou que vrias estruturas polimrficas do borofeno interagem com as clulas de maneira diferente, e suas vias de internalizao celular so ditadas exclusivamente por suas estruturas,” disse Pan.

Borofeno quiral

Os pesquisadores sintetizaram plaquetas de borofeno – semelhantes s clulas do sangue – usando a sntese em estado de soluo, que envolve a exposio de uma verso em p do material em um lquido a um ou mais fatores externos, como calor ou presso, at que se combinem no produto desejado.

“Fizemos o borofeno submetendo os ps de boro a ondas sonoras de alta energia e depois misturamos essas plaquetas com diferentes aminocidos em um lquido para gerar a quiralidade,” disse Pan. “Durante esse processo, notamos que os tomos de enxofre nos aminocidos preferiam aderir ao borofeno mais do que os tomos de nitrognio dos aminocidos.”

Os pesquisadores expuseram as plaquetas de borofeno quiralizadas a clulas de mamferos em uma placa e observaram que sua lateralidade mudou a forma como elas interagem com as membranas celulares e entram nas clulas. Alm disso, certos aminocidos, como a cistena, se ligaram ao borofeno em locais distintos, dependendo de sua lateralidade quiral.

Isto poder ser utilizado em aplicaes futuras, como o desenvolvimento de imagens mdicas de alta resoluo com contraste, que possam rastrear com preciso as interaes celulares, ou uma melhor entrega de medicamentos com interaes material-clula programadas. E compreender como o borofeno interage com as clulas – e controlar essas interaes – poder um dia levar a dispositivos mdicos implantveis mais seguros e eficazes.

E no se pode esquecer das propriedades j conhecidas do material. “A estrutura nica do borofeno permite um controle magntico e eletrnico eficaz,” exemplificou Pan, observando que o material pode ter aplicaes adicionais na rea da sade, energia sustentvel e muito mais. “Este estudo foi apenas o comeo. Temos vrios projetos em andamento para desenvolver biossensores, sistemas de administrao de medicamentos e aplicaes de imagem para borofeno,” concluiu.

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