Matéria líquida metálica pulsa ritmicamente, rumo a coração e pulmão biônicos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/08/2023

Esquema dos aglomerados de metal líquido hidratado rítmicos, semelhantes a biotecidos.
[Imagem: Jianye Gao et al. - 10.1016/j.matt.2023.06.042]

Matéria que pulsa

Os chamados materiais não vivos estão cada vez mais parecidos com os equivalentes naturais que inspiram sua criação.

Embora sejam materiais não biológicos e muito distantes de qualquer coisa que se assemelhe à vida, esses materiais já imitam o modo como o cérebro guarda informações e até apresentam memória neuromórfica, viabilizando novas arquiteturas de computação e de armazenamento de dados e abrindo novas possibilidades na robótica e na medicina.

Mas faltava fazer com que esses materiais funcionassem nas mesmas condições aquosas dos tecidos vivos, para aproximá-los ainda mais dos tecidos vivos e viabilizar os primeiros experimentos em biomedicina.

Jianye Gao e colegas da Universidade de Tsinghua e do Instituto Técnica de Física, na China, conseguiram mais do que isso: Eles criaram uma espécie de "matéria líquida artificial", um similar de um biotecido que apresenta pulsações similares aos ritmos naturais do coração e do pulmão, pulsações estas que podem ser usadas para gerenciar suas funções.

Aglomerados de Metal Líquido Hidratado

Enquanto as pesquisas no campo da biomimética, da biotecnologia e da robótica macia têm tipicamente envolvido polímeros e hidrogéis, Gao e seus colegas trabalharam com "aglomerados de metal líquido hidratado" (AMLH), ou HLMA na sigla em inglês (Hydrous Liquid-Metal Agglomerates).

Os pesquisadores desenvolveram um mecanismo sinérgico de redução in situ e soldagem eletroquímica que fez com que os AMLHs preservassem suas características estruturais conforme as estruturas cresciam.

É então que emerge seu "comportamento" pulsante. O princípio fundamental é que os AMLHs adquirem um ritmo desencadeado por uma reação redox reversível. Ou seja, o material sofre variações rítmicas em suas propriedades físicas, o que permite que eles apresentem comportamentos em tudo parecidos com os ritmos sistólico e diastólico, assim como os tecidos vivos fazem durante os batimentos cardíacos e a flutuação respiratória.

Os pesquisadores demonstraram que a capacidade única dessa "matéria líquida" de gerar biorritmos vem das suas características aquosas intrínsecas, dependendo da estrutura formada e da taxa de conversão de energia eletroquímica - o mecanismo é atribuído aos comportamentos redox reversíveis dos sinais elétricos que fluem pelo material, o que a equipe chama de "transferência de informação".

De coração a robôs tipo Exterminador

Com essa natureza rítmica intrínseca, esses AMLHs representam um novo paradigma para a fabricação de tecidos biônicos metálicos, só que não apenas capazes de imitar os biotecidos, mas até mesmo de superá-los em funcionalidades específicas.

"Espera-se que este estudo seja um ponto de partida para preencher a lacuna entre a matéria artificial e os biotecidos naturais, ao mesmo tempo em que oferece amplas oportunidades para o desenvolvimento de sistemas robóticos macios cada vez mais avançados, como corações artificiais, pulmões capazes de respiração, inteligência líquida e, finalmente, robôs do tipo Exterminador," escreveu a equipe.

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