Imitando a vida: Materiais não vivos reagem de modo programado

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/11/2022

A linha superior mostra o material de referência, sem combustível. As duas outras mostram o hidrogel mudando de forma quando dois tipos diferentes de combustível lhe são fornecidos.
[Imagem: TU Delft]

Alimentando um material não vivo

Pesquisadores descobriram um novo processo que usa uma substância como combustível para controlar materiais amorfos, de modo semelhante ao que as células vivas fazem ao se alimentar.

O ciclo de reação pode ser facilmente aplicado a uma ampla gama de materiais e sua taxa pode ser controlada.

Esse mecanismo biomimético torna-se assim uma ferramenta perfeita para a robótica macia - ou robótica mole -, que está desenvolvendo máquinas macias e flexíveis que podem sentir o que está acontecendo em seu ambiente e responder de modo programado.

Benjamin Klemm e colegas da Universidade de Tecnologia de Delft, nos Países Baixos, imitaram especificamente as reações químicas que fornecem energia para as células vivas.

Até uma década atrás, não havia processos que pudessem usar um combustível químico para conduzir interações em materiais não vivos. Desde então o campo tem avançado rápido.

"Até agora, existem apenas cerca de cinco tipos de reações amplamente utilizadas pelos pesquisadores. Essas reações têm duas grandes desvantagens: Sua velocidade é difícil de controlar e elas só funcionam em um conjunto específico de moléculas," disse o professor Rienk Eelkema.

Foi Klemm quem descobriu a sexta, um novo tipo de reação cuja velocidade pode ser controlada de forma eficaz e que também funciona em uma ampla gama de materiais.

• Materiais vivos são feitos com algas e celulose

A equipe descobriu uma reação seletiva, que varia conforme o "combustível".
[Imagem: Benjamin Klemm et al. - 10.1038/s41467-022-33810-y]

Material não vivo programável

A reação descoberta pela equipe permite que um material, um hidrogel por exemplo, um dos materiais mais usados em robótica macia e também em aplicações biomédicas, seja programado para mudar de formato de forma independente, assumindo diferentes formatos de acordo com o combustível que lhe é fornecido - ou que ele encontra no ambiente.

"A essência do ciclo de reação é que ele pode alternar entre uma partícula carregada e não carregada, adicionando um combustível químico a ela," explicou Eelkema. "Isso nos permite carregar materiais e, desta forma, modificar as estruturas desses materiais, porque cargas iguais se repelem e cargas diferentes se atraem. O tipo e a quantidade de combustível determinam a taxa de reação e, portanto, quanto tempo uma carga e, portanto, uma determinada estrutura, persistem."

A ideia agora é usar o material biomimético para testar conceitos de robótica.

"Você pode programar previamente nosso ciclo em uma partícula, depois deixá-la em paz e ela desempenhará sua função de forma independente assim que encontrar um sinal para fazê-lo," disse o pesquisador. "Uma partícula de polímero pode conter alguns componentes desse ciclo. Ao encontrar a última parte da reação, o ciclo se completa, servindo de sinal para o material se desintegrar ou inchar, por exemplo."

Embora o material seja essencialmente "não vivo", há também pesquisas para o desenvolvimento de materiais vivos artificiais, que são construídos a partir de células vivas.

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