Nanomotor inspirado em bactérias apresenta potência surpreendente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/10/2024

Estrutura do nanomotor superpotente.
[Imagem: Brigitte A.K. Kriebisch et al. - 10.1016/j.chempr.2024.08.016]

Motor de inspiração biológica

Pesquisadores alemães desenvolveram um motor artificial no nível supramolecular, inspirado em bactérias, que consegue desenvolver uma potência impressionante para o seu tamanho.

O motor consiste em uma pequena fita feita de moléculas especiais. Quando a energia é aplicada, essa fita se alinha, movendo-se como uma pequena barbatana e pode, portanto, empurrar objetos. Pela primeira vez, a energia para isso vem de um combustível químico.

Até agora, a conversão de energia química em energia rotacional em um nível supramolecular - ou seja, para pequenos objetos que consistem em mais de uma molécula - era conhecida apenas na biologia. Bactérias primitivas, conhecidas como arqueias, usam o combustível químico ATP para girar seus minúsculos órgãos de locomoção semelhantes a barbatanas, os flagelos, e assim se movimentar.

Fazer réplicas sintéticas desses motores biológicos tem sido alvo de muita pesquisa, mas ninguém havia conseguido construí-las até agora.

As bactérias serviram como modelo, criando um nanomotor sintético com uma enorme potência e usando um mecanismo completamente novo.

No futuro, este novo desenvolvimento poderá ser usado em nanorrobôs que nadam através de vasos sanguíneos para detectar células tumorais, por exemplo.

Visualizações ao microscópio do movimento do nanomotor.
[Imagem: Brigitte A.K. Kriebisch et al. - 10.1016/j.chempr.2024.08.016]

Nanomotor com combustível químico

As irmãs Brigitte e Christine Kriebisch, da Universidade Técnica de Munique, na Alemanha, usaram fitas de peptídeos com alguns micrômetros de comprimento e apenas alguns nanômetros de largura. Quando se adiciona combustível, elas ganham estrutura e as fitas se enrolam em pequenos tubos, o que faz com que elas comecem a girar - é possível ver o nanomotor girando ao vivo observando-o ao microscópio.

Os pesquisadores descobriram que podem controlar a velocidade de rotação das fitas pela quantidade de combustível adicionada. Além disso, a direção da rotação - no sentido horário ou anti-horário - pode ser influenciada pela estrutura dos blocos de construção moleculares das fitas. Foram observadas rotações entre 0,06 e 0,28 rpm.

As fitas exercem força suficiente em seus arredores para mover objetos relativamente grandes em comparação com o próprio motor - ele move objetos na escala dos micrômetros, exercendo forças na escala dos piconewtons.

Indo além do motor, a equipe demonstrou que é possível construir pequenos robôs andarilhos, que podem rastejar ao longo de superfícies - para isso, basta reunir várias fitas rotativas em torno de um ponto central.

No futuro, esses microrrobôs poderão ser usados para aplicações médicas, como o transporte de medicamentos no corpo. Contudo, as aplicações médicas ainda estão distantes no futuro, uma vez que o combustível usado ainda não é adequado para operar dentro do corpo humano, pois seria tóxico ao organismo.

Mais tópicos