Bactérias são utilizadas como motores para micro-robôs

Belle Dumé - NewScientist - 09/02/2007

Um dos principais desafios no desenvolvimento de robôs em microescala reside na miniaturização de sua fonte de energia e de sua propulsão. Agora, pesquisadores norte-americanos descobriram uma solução para esse problema, aproveitando-se do movimento natural de uma bactéria para mover micro-objetos através da água.

Muitas bactérias movimentam-se em um fluido girando suas caudas em forma de saca- rolhas, chamadas de flagelos, a velocidade relativamente altas. Esses flagelos medem apenas cerca de 20 nanômetros de diâmetro e 10.000 nanômetros de comprimento.

Motores feitos com flagelos bacterianos já foram utilizados como nano-atuadores antes (veja Motor é movido por bactérias), mas Metin Sitti e Bahareh Behkam, da Universidade Carnegie Mellon, Estados Unidos, adotaram outro enfoque. Eles usaram o microorganismo inteiro como motor e ligam e desligam seu movimento com compostos químicos.

Sitti e Behkam começaram colando várias S. marcescens - o tipo de bactéria que causa manchas rosadas na cortinas do banheiro - em gotas de poliestireno de 10 micrômetros de diâmetro. Esses minúsculos "robôs" foram suspensos em uma solução contendo água e glicose.

Motorização externa

As bactérias propriamente ditas têm apenas cerca de um quinto do tamanho de cada gota e aderem a elas eletrostaticamente, pelas forças de Van der Walls e por interações hidrofóbicas. À medida em que a bactéria grudada gira seu flagelo, alimentando-se da glicose ao redor, ela empurra sua gota para frente a velocidades de cerca de 15 micrômetros por segundo.

Para parar o movimento da bactéria, os pesquisadores adicionam sulfato de cobre à solução. Os íons de cobre ligam-se ao rotor do motor-flagelo e impedem que ele se mova. Para reiniciar o movimento, outro composto químico chamado EDTA (ácido Etileno Diamino Tetra Acético ) é adicionado à solução. O EDTA aprisiona os íons de cobre ligados ao rotor, permitindo que ele se mova novamente. Os rotores podem ser ligados e desligados desta forma um número ilimitado de vezes.

Utilizar o microorganismo inteiro como um motor tem muitas vantagens, dizem os pesquisadores. Bactérias são máquinas robustas que podem facilmente ser integradas com outros componentes microscópicos e não necessitam ser purificadas ou reconstituídas, como deve acontecer com componentes bacterianos isolados.

Além disso, os motores-bactéria funcionam utilizando nutrientes simples, como a glicose, e são naturalmente sensíveis ao seu ambiente. Isso significa que eles podem ser controlados com precisão.

"No futuro, esses micro-robôs nadadores híbridos poderão até mesmo ser utilizados para levar medicamentos no interior dos ambientes líquidos do corpo humano, tais como o trato urinário, a cavidade ocular, os ouvidos e o fluido cérebro-espinhal," diz Sitti. "Eles poderão também ser empregados para monitorar agentes bioquímicos tóxicos ou patogênicos no ambiente, assim como para inspeção e manutenção de tanques cheios de líquidos em espaçonaves e em usinas nucleares."

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