‘Verde’ Microsistema Eletrônico Inteligente Age Como um Organismo Vivo Autônomo

Pesquisadores da Universidade de Massachusetts Amherst desenvolveram um novo microsistema eletrônico que age como um organismo vivo autônomo, respondendo inteligentemente a entradas de informações sem necessidade de energia externa. O novo tipo de eletrônica responsável pelo microsistema pode processar sinais eletrônicos ultrabaixos e incorporar um dispositivo capaz de gerar eletricidade “do ar” do ambiente circundante.

A pesquisa foi apresentada em Nature Communications em 7 de junho.

Nanofios de Proteína

Jun Yao, que liderou a pesquisa, é professor assistente de engenharia elétrica e computacional (ECE) e professor adjunto de engenharia biomédica.

O microsistema consiste em dois componentes principais feitos de nanofios de proteína, que são um material eletrônico “verde” produzido de forma renovável. Ele não produz “lixo eletrônico” e o sistema é um modelo para futuros eletrônicos verdes feitos de biomateriais sustentáveis.

De acordo com o U.S. Army Combat Capabilities Development Command Army Research Laboratory, responsável pelo financiamento do projeto, está produzindo um “microsistema autossustentável”.

Tianda Fu é um estudante de pós-graduação no grupo de Yao e autor principal.

“É um começo emocionante para explorar a viabilidade de incorporar recursos ‘vivos’ em eletrônicos. Estou ansioso para versões mais evoluídas”, disse Fu.

Pesquisa Anterior

A equipe já vinha trabalhando em pesquisas e projetos semelhantes, com o mais recente envolvendo a descoberta de que a eletricidade pode ser gerada do ambiente circundante com um Gerador de Ar baseado em nanofios de proteína, que é um dispositivo que pode produzir eletricidade continuamente em quase todos os ambientes.

Essa pesquisa foi publicada em 2020 em Nature.

Também em 2020, a equipe descobriu que nanofios de proteína podem ser usados para construir dispositivos eletrônicos chamados memristores, que podem imitar a computação cerebral e trabalhar com sinais eletrônicos ultrabaixos que correspondem às amplitudes de sinais biológicos.

“Agora reunimos as duas coisas”, disse Yao. “Criamos microsistemas nos quais a eletricidade do Air-Gen é usada para alimentar sensores e circuitos construídos a partir de memristores de nanofios de proteína. Agora o microsistema eletrônico pode obter energia do ambiente para suportar a detecção e a computação sem a necessidade de uma fonte de energia externa (por exemplo, bateria). Ele tem total autossustentabilidade e inteligência, assim como a autônoma em um organismo vivo.”

O sistema é feito de nanofios de proteína colhidos de bactérias, o que significa que é amigável ao meio ambiente.

“Então, tanto em termos de função quanto de material, estamos criando um sistema eletrônico mais biosemelhante ou vivo”, diz Yao.

Albena Ivanisevic é a gerente de programa de biotrónicos no U.S. Army Combat Capabilities Development Command Army Research Laboratory.

“O trabalho demonstra que é possível fabricar um microsistema inteligente autossustentável”, disse Ivanisevic. “A equipe da UMass demonstrou o uso de neurônios artificiais na computação. É particularmente emocionante que os memristores de nanofios de proteína mostrem estabilidade em ambiente aquoso e sejam passíveis de funcionalização adicional. A funcionalização adicional não apenas promete aumentar sua estabilidade, mas também expandir sua utilidade para modalidades de sensores e comunicação novas de importância para o Exército.”