Uma tecnologia desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Hong Kong (HKU) pode ajudar a diminuir uma das grandes diferenças existentes entre os dispositivos eletrônicos tradicionais e o corpo humano: enquanto chips e transistores convencionais são rígidos e predominantemente planos, os tecidos biológicos são macios, irregulares e tridimensionais.
A equipe desenvolveu semicondutores tridimensionais na forma de hidrogéis, materiais compostos por redes poliméricas que contêm grande quantidade de água. Além de apresentarem características mecânicas semelhantes às de tecidos, esses materiais alcançam espessuras superiores à escala milimétrica e possuem potencial para hospedar células vivas.
O estudo, intitulado Increasing the dimensionality of transistors with hydrogels, foi publicado na revista científica Science, em novembro de 2025, e posteriormente destacado pela Universidade de Hong Kong.
Por que a descoberta chama atenção?
Os transistores estão entre os componentes fundamentais da eletrônica moderna. Eles funcionam como elementos responsáveis pelo controle e processamento de sinais e estão presentes em computadores, celulares e inúmeros equipamentos eletrônicos.
O problema surge quando pesquisadores tentam integrar esse tipo de tecnologia diretamente a sistemas biológicos.
A eletrônica convencional é construída principalmente em estruturas rígidas e bidimensionais. Já órgãos, músculos, cérebro e outros tecidos são macios e tridimensionais.
A equipe liderada pelo professor Shiming Zhang, do Departamento de Engenharia Elétrica e Eletrônica da HKU, trabalhou durante cerca de cinco anos em uma abordagem diferente: construir transistores que se aproximassem estruturalmente das características dos sistemas vivos.
Semicondutor é formado por hidrogel
Para alcançar esse objetivo, os pesquisadores desenvolveram um sistema de hidrogel de dupla rede.
De maneira simplificada, uma estrutura porosa serve como suporte para a organização tridimensional de outro hidrogel condutor e ativo em processos de oxidação e redução.
O resultado é um semicondutor tridimensional macio, biocompatível e processável em água, capaz de apresentar modulação elétrica em espessuras da ordem de milímetros.
Isso representa uma diferença importante em relação aos semicondutores tradicionais de filmes finos.
Material pode hospedar células vivas
Uma das características mais interessantes é justamente a possibilidade de integrar o material a sistemas biológicos.
Segundo a Universidade de Hong Kong, os semicondutores de hidrogel desenvolvidos apresentam propriedades semelhantes às dos tecidos e espessura superior a milímetros, tornando possível hospedar células vivas dentro dessas estruturas tridimensionais.
Isso não significa que os pesquisadores tenham criado um computador vivo ou um substituto para os chips convencionais.
A descoberta deve ser entendida como uma nova plataforma experimental de bioeletrônica, área que procura estabelecer interfaces cada vez mais eficientes entre componentes eletrônicos e sistemas biológicos.
Transistores imitam conexões entre neurônios
A equipe também demonstrou que os novos semicondutores permitem fabricar transistores tridimensionais espacialmente interpenetrados.
A arquitetura foi utilizada para reproduzir características estruturais encontradas nas conexões entre neurônios.
Segundo o artigo publicado na Science, os dispositivos conseguiram combinar modulação tridimensional em escala milimétrica com desempenho comparável ao de versões construídas em filmes finos.
Os pesquisadores também demonstraram a tecnologia em circuitos relacionados à computação neuromórfica, abordagem que procura desenvolver sistemas computacionais inspirados no funcionamento do sistema nervoso.
Eletrônica e células podem interagir
Outro avanço apresentado no trabalho é a possibilidade de interação entre componentes biológicos e os transistores.
O estudo descreve interações bidirecionais entre biologia e transistor, aproveitando características do hidrogel como biocompatibilidade, elasticidade e permeabilidade.
Esse conceito é particularmente relevante para a chamada eletrônica biohíbrida, na qual materiais eletrônicos e componentes biológicos são combinados em um mesmo sistema.
Uma revisão publicada na Nature Reviews Electrical Engineering destaca justamente que transistores baseados em hidrogéis podem ajudar a superar incompatibilidades mecânicas e estruturais existentes entre a eletrônica convencional e os organismos vivos.
Tecnologia pode ter aplicações na medicina
Os pesquisadores apontam diferentes possibilidades futuras para a descoberta.
Entre elas estão sensores biohíbridos, interfaces com tecidos, neurociência, tecnologias de saúde e computação neuromórfica.
Uma das vantagens potenciais está na capacidade de construir dispositivos eletrônicos que tenham características físicas mais próximas das estruturas biológicas com as quais precisam interagir.
Isso pode ser relevante, por exemplo, para futuras interfaces eletrônicas implantáveis e tecnologias capazes de captar ou estimular sinais biológicos.
Entretanto, muitas dessas possibilidades ainda pertencem ao campo da pesquisa e do desenvolvimento. O trabalho demonstra uma nova plataforma tecnológica, mas não significa que implantes comerciais baseados nesses transistores já estejam disponíveis para pacientes.
Hidrogéis já vinham ganhando espaço na bioeletrônica
A pesquisa faz parte de uma evolução mais ampla.
Em 2024, outro estudo publicado na Science já havia apresentado semicondutores de hidrogel capazes de combinar elevada quantidade de água, baixa rigidez e transporte eficiente de cargas elétricas.
Naquele trabalho, os materiais alcançaram elasticidade de até 150% de deformação e apresentaram características favoráveis para interfaces com tecidos biológicos.
O avanço apresentado pela equipe de Hong Kong dá outro passo nessa direção ao levar os semicondutores e os próprios transistores para uma arquitetura verdadeiramente tridimensional.
Um caminho para uma nova geração de eletrônica
O objetivo não é substituir imediatamente o silício presente nos computadores e smartphones.
A importância da descoberta está principalmente em criar uma classe de dispositivos para situações nas quais a rigidez e a geometria da eletrônica convencional são limitações.
Ao reunir eletrônica orgânica, materiais macios, eletroquímica e sistemas biológicos, os pesquisadores tentam aproximar dois mundos que historicamente possuem características físicas bastante diferentes.
Se a tecnologia avançar, dispositivos eletrônicos poderão no futuro deixar de ser apenas componentes rígidos colocados sobre ou próximos aos tecidos e passar a apresentar estruturas capazes de integrar-se de maneira tridimensional ao ambiente biológico.
É justamente essa possibilidade que torna os semicondutores de hidrogel uma das frentes promissoras da chamada eletrônica biohíbrida.
Fontes
- Science — estudo Increasing the dimensionality of transistors with hydrogels, publicado em 20 de novembro de 2025. Consultar o estudo científico
- The University of Hong Kong (HKU) — divulgação oficial sobre o desenvolvimento dos transistores 3D macios. Consultar a publicação da Universidade de Hong Kong
- PubMed — registro bibliográfico e resumo científico do estudo. Consultar o registro no PubMed
- Nature Reviews Electrical Engineering — revisão científica sobre o desenvolvimento e as perspectivas dos transistores de hidrogel. Revisão científica
