Plantas eletrônicas: circuitos criados dentro de plantas vivas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  23/11/2015

Os polímeros semicondutores foram absorvidos pelas plantas, formando circuitos eletrônicos totalmente incorporados no vegetal. [Imagem: Linköping University]

Bioeletrônica

Pesquisadores suecos conseguiram um feito inédito: construir circuitos eletrônicos totalmente funcionais no interior de plantas vivas.

Usando polímeros semicondutores, eles construíram circuitos eletrônicos analógicos e digitais dentro dos canais que distribuem água e nutrientes nas plantas.

Além de fios e sensores, foram construídos transistores, os principais componentes dos circuitos eletrônicos.

Uma das rosas modificadas pela equipe recebeu circuitos digitais simples funcionando dentro de sua haste. Em outro experimento, uma folha muda de cor quando uma corrente elétrica lhe é aplicada.

A equipe ainda não sabe exatamente como irá explorar essa bioeletrônica para finalidades práticas, mas as possibilidades incluem a substituição de mecanismos de manipulação genética pela introdução de circuitos eletrônicos de controle nas plantas, ou o monitoramento e o controle do crescimento e de outras funções internas dos vegetais.

A mudança de cor das plantas - muito útil no caso das flores e outras plantas ornamentais - e novas técnicas de estudos científicos dos vegetais são outras possibilidades.

Em sonhos mais futurísticos, pode-se pensar na utilização da energia da fotossíntese em células de combustível.

Fios semicondutores de até 10 cm foram formados dentro da haste de uma rosa. [Imagem: Eleni Stavrinidou et al. - 10.1126/sciadv.1501136]

Plantas eletrônicas

As plantas transportam e usam íons e hormônios de crescimento - enquanto a eletrônica tradicional transporta e manipula elétrons, a eletrônica orgânica já lida bem tanto com íons, quanto com elétrons.

Mas o termo eletrônica orgânica refere-se ao uso de componentes à base de polímeros semicondutores, ou seja, materiais feitos à base de carbono - inserir esses componentes dentro de seres vivos é outra história, representando um avanço verdadeiro.

Os experimentos da equipe sueca demonstraram que é possível usar a eletrônica orgânica para combinar sinais elétricos com os sinais próprios das plantas, transformando os sinais vitais do vegetal em circuitos eletrônicos tradicionais.

"Até agora, não tínhamos boas ferramentas para medir a concentração de várias moléculas nas plantas vivas. Agora podemos influenciar a concentração das diferentes substâncias na planta que regulam o crescimento e o desenvolvimento. Aqui nós vemos grandes possibilidades de aprender mais [sobre os vegetais]," disse Ove Nilsson, da Universidade de Linkoping.

Rosa bioeletrônica tem seus sinais internos lidos através de eletrodos. [Imagem: Eliot Gomez/Linköping University]

Polímeros orgânicos

A principal ferramenta utilizada para a criação das plantas eletrônicas foi um polímero solúvel em água conhecido como PEDOT - poli(3,4-etilenodioxitiofeno) -, que já havia sido empregado na construção de coisas como eletrodos para ligar chips neurais ao cérebro e até umsensor de arrepios para ler emoções.

Quando o PEDOT foi injetado em uma rosa, ele foi convertido em um hidrogel que formou uma película fina ao longo do canal através do qual a flor absorve água e nutrientes - foram construídos fios semicondutores de até 10 centímetros dentro da haste da rosa.

Colocando um eletrodo em cada extremidade do fio e uma porta no meio, criou-se um transístor analógico totalmente funcional, que foi usado para fazer várias medições, incluindo a resistividade elétrica da planta.

Usando outro método comum em biologia vegetal - a infiltração por vácuo - para injetar o PEDOT juntamente com fibras de nanocelulose nas folhas da rosa, criou-se uma estrutura 3-D com pequenas cavidades - como uma esponja - no interior da folha.

Essas cavidades foram preenchidas com o polímero condutor, formando "células eletroquímicas" que fazem o papel de píxeis. "Podemos criar plantas eletrocromáticas, em que as folhas mudam de cor," explicou o professor Eliot Gomez.

Eletrônica orgânica

Estes experimentos de bioeletrônica também representam um avanço importante para o campo da eletrônica orgânica, que tem no frio e no molhado uma de suas fraquezas.

A própria planta resolveu esse problema, encapsulando o polímero semicondutor e protegendo-o do desgaste.

Bibliografia:

Electronic plants
Eleni Stavrinidou, Roger Gabrielsson, Eliot Gomez, Xavier Crispin, Ove Nilsson, Daniel T. Simon, Magnus Berggren
Science Advances
Vol.: 1, no. 10, e1501136
DOI: 10.1126/sciadv.1501136