Cientistas recriam tecnologia de lançamento de teia do Homem-Aranha com seda líquida #ÚltimasNotícias

Não se preocupe, Homem-Aranha, não foi o Doutor Octopus quem descobriu o segredo dos seus atiradores de teia – foram os pesquisadores da Universidade Tufts.

Enquanto trabalhava em um projeto separado envolvendo adesivos extra-fortes, a equipe do Silklab da Tufts University descobriu que a seda dos casulos da traça da seda pode ser transformada em uma solução de proteína pegajosa e atirável que funciona surpreendentemente como as famosas teias pegajosas do Homem-Aranha.

A solução única pode ser disparada de uma agulha, solidificando-se imediatamente em uma fibra pegajosa semelhante a uma teia que pode levantar objetos mais de 80 vezes o seu próprio peso. Sua pesquisa é publicada em Materiais Funcionais Avançados.

Recriando a super seda do Homem-Aranha

Para fazer esses fios de seda semelhantes aos de super-heróis, os pesquisadores ferveram e lavaram casulos de traça da seda em várias soluções até que toda a fibroína da seda fosse isolada e extraída. A fibroína da seda é uma proteína fibrosa que é o principal componente das sedas da traça da seda.

Estudos anteriores demonstraram que a combinação de soluções de fibroína de seda com dopamina pode resultar em bioadesivos muito fortes. Separadamente, também se sabe que a fibroína da seda começará a formar um hidrogel semissólido ao longo de várias horas quando misturada com solventes orgânicos como etanol ou acetona.

Os pesquisadores da Universidade Tufts descobriram que, ao adicionar dopamina à mistura de fibroína da seda, o processo de solidificação é desencadeado quase imediatamente, à medida que a dopamina retira a água da seda. Isso resulta na formação de fibras de seda pegajosas com alta resistência à tração.

Eles também descobriram que essas fibras poderiam ser giradas no ar atirando-as através de uma agulha. Imediatamente após sair da agulha, o fino jato de solução de seda é coberto por uma camada de acetona que desencadeia o processo de solidificação. Mas à medida que o fluxo continua a viajar pelo ar, a acetona evapora, expondo a superfície pegajosa da fibra de seda que pode aderir aos objetos.

“Se você observar a natureza, descobrirá que as aranhas não conseguem atirar suas teias. Eles geralmente tecem a seda de sua glândula, entram em contato físico com uma superfície e desenham as linhas para construir suas teias”, disse Marco Lo Presti, professor assistente de pesquisa em engenharia biomédica na Universidade Tufts.

“Estamos demonstrando uma maneira de disparar uma fibra de um dispositivo e, em seguida, aderir e captar um objeto à distância. Em vez de apresentar este trabalho como um material bioinspirado, é realmente um material inspirado em super-heróis.”

Ao adicionar quitosana, um derivado de exoesqueletos de insetos, e um tampão borato à solução de seda, o grupo de pesquisa conseguiu melhorar ainda mais a resistência à tração das fibras em até 200 vezes e sua adesividade em cerca de 18 vezes.

O resultado é uma fibra fina – com um diâmetro tão fino quanto um fio de cabelo humano, dependendo do furo da agulha – que pode pegar objetos com mais de 80 vezes o seu próprio peso corporal. A equipe demonstrou sua flexibilidade ao pegar um casulo, um parafuso de aço, um tubo de laboratório flutuando na água, um bisturi parcialmente enterrado na areia e um bloco de madeira.

Uma descoberta acidental

Na natureza, todos os tipos de aranhas, borboletas, mariposas, besouros e até abelhas produzem seda em algum momento de suas vidas para satisfazer algum tipo de necessidade – seja para construir uma teia ou um ninho, ou para produzir um casulo.

Os pesquisadores do Silklab se inspiram em como as fibras de seda são implantadas na natureza e são pioneiros no uso da fibroína da seda na fabricação de poderosos adesivos subaquáticos, sensores pegajosos imprimíveis, revestimentos comestíveis para produtos perecíveis, novos materiais coletores de luz para células solares e muito mais.

Surpreendentemente, esta última descoberta surgiu por acidente durante a realização de um projeto separado sobre adesivos.

“Eu estava trabalhando em um projeto de fabricação de adesivos extremamente fortes usando fibroína de seda e, enquanto limpava meus copos com acetona, notei a formação de um material semelhante a uma teia no fundo do vidro”, disse Lo Presti.

Embora os cientistas já tenham criado vários adesivos inspirados na seda animal ou baseados em sedas artificiais, esta é a primeira tentativa bem-sucedida de desenvolver um material que pode ser instantaneamente transformado em fibras adesivas, dizem os pesquisadores.

“Como cientistas e engenheiros, navegamos na fronteira entre imaginação e prática. É aí que toda a magia acontece”, disse Fiorenzo Omenetto, professor de engenharia Frank C. Doble na Tufts University e diretor do Silklab. “Podemos ser inspirados pela natureza. Podemos nos inspirar em quadrinhos e ficção científica. Neste caso, queríamos fazer engenharia reversa do nosso material de seda para se comportar da maneira que a natureza o projetou originalmente e os escritores de quadrinhos o imaginaram.”

Referência: Lo Presti M, Portoghese M, Farinola GM, Omenetto FG. Fibras adesivas dinâmicas para captura remota de objetos. Matéria de Função Adv. 2024:2414219. doi: 10.1002/adfm.202414219

Este artigo é uma reformulação de um comunicado de imprensa emitido pela Tufts University. O material foi editado em termos de extensão e conteúdo.