Criada fibras de seda pegajosas inspiradas no Homem-Aranha. Levantam até 80x o seu peso #ÚltimasNotícias #tecnologia

Pesquisadores americanos desenvolveram uma tecnologia que lhes permite disparar um material líquido que se solidifica no ar para formar fibras adesivas, semelhantes às teias do Homem-Aranha.

Inspirado no Homem-Aranha e nas suas teias

O fluxo de seda líquida transforma-se rapidamente numa fibra forte que adere e levanta objetos (calma, ainda não prende vilões).

Qualquer pessoa que tenha lido uma banda desenhada, ou visto o filme do Homem-Aranha, já imaginou como seria disparar uma teia do seu pulso, voar sobre as ruas e deter vilões. Os investigadores da Universidade de Tufts, EUA, levaram estas cenas imaginárias a sério e criaram a primeira tecnologia que dispara teias, na qual um material fluido pode ser disparado de uma agulha, solidificar-se imediatamente como um fio e unir-se para levantar objetos.

Tecnologia à base de seda

Essas fibras adesivas, criadas no Silk Lab (Silklab) da Universidade Tufts, vêm de casulos do bicho-da-seda, que são fervidos em uma solução para quebrar suas proteínas básicas, chamadas fibroína. A solução de fibroína da seda pode ser extrudada através de agulhas finas para formar uma corrente que, com os aditivos corretos, se solidifica em uma fibra quando exposta ao ar.

A natureza é a fonte original de inspiração para o uso de fibras de seda na criação de fios, teias e casulos. Aranhas, formigas, vespas, abelhas, borboletas, mariposas, besouros e até moscas podem produzir seda em um determinado momento de seu ciclo de vida.

Essa inspiração natural levou a equipe do Silklab a inovar no uso da fibroína da seda para fabricar colas potentes que funcionam debaixo d’água, sensores imprimíveis que podem ser aplicados em praticamente qualquer superfície, revestimentos comestíveis que prolongam a vida útil dos alimentos, materiais que melhoram a eficiência dos painéis solares e métodos mais sustentáveis ​​para a fabricação de microchips.

Apesar desses avanços, os pesquisadores ainda não haviam conseguido reproduzir a capacidade das aranhas de controlar a rigidez, a elasticidade e as propriedades adesivas de seus fios.

Uma descoberta acidental

Uma descoberta acidental levou a um avanço.

Eu estava trabalhando em um projeto para criar adesivos extremamente fortes com fibroína de seda e, enquanto limpava meu material de vidro com acetona, notei um material semelhante a uma teia de aranha se formando no fundo do vidro.

Disse Marco Lo Presti, professor assistente de investigação na Universidade de Tufts.

Esta descoberta inesperada ultrapassou vários desafios na replicação de fios de aranha. As soluções de fibroína da seda podem formar um hidrogel semissólido durante um período de horas quando expostas a solventes orgânicos como o etanol ou a acetona. No entanto, a presença de dopamina, que é utilizada no fabrico de adesivos, permitiu que o processo de solidificação ocorresse quase imediatamente.

Ao misturar rapidamente a solução com o solvente orgânico, a solução de seda gerou fibras com elevada resistência à tração e elevada capacidade de adesão. A dopamina e os seus polímeros empregam uma química semelhante à utilizada pelas cracas para formar fibras que aderem fortemente às superfícies.

Criar fibras fortes, adesivas e amigas do ambiente

O próximo passo foi centrifugar as fibras no ar. Os pesquisadores adicionaram dopamina à solução de fibroína de seda, o que pareceu acelerar a transição líquido-sólido, retirando água da seda. O disparo dessa mistura através de uma agulha coaxial gera uma corrente fina da solução de seda cercada por uma camada de acetona, que desencadeia a solidificação.

A acetona evapora-se no ar, deixando uma fibra agarrada a qualquer objeto em que toque. Os pesquisadores melhoraram a solução de fibroína da seda com quitosana, um derivado dos exoesqueletos dos insetos, o que aumentou a resistência à tração das fibras até 200 vezes. Utilizaram também um tampão de borato, que aumentou a capacidade de adesão até 18 vezes.

O diâmetro das fibras pode variar entre a espessura de um cabelo humano e cerca de meio milímetro, consoante o diâmetro da agulha utilizada.

O dispositivo desenvolvido pode disparar fibras que levantam objetos até 80 vezes o seu próprio peso em várias condições. Os investigadores demonstraram esta capacidade levantando um casulo, um parafuso de aço, um tubo de laboratório a flutuar na água, um bisturi parcialmente enterrado na areia e um bloco de madeira a uma distância de cerca de 12 centímetros.

Lo Presti destacou que, ao contrário das aranhas, que não disparam suas teias, mas as puxam manualmente de suas glândulas, este dispositivo permite que elas disparem uma fibra de um dispositivo, prenda-a a um objeto e levante-o à distância .

Em vez de apresentar este trabalho como um material de inspiração biológica, é realmente um material inspirado nos super-heróis.

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Afirmou o investigador.

Futuro da tecnologia da seda

UM seda de aranha natural é ainda cerca de 1000 vezes mais forte do que as fibras artificiais deste estudo. No entanto, com alguma imaginação e avanços de engenharia, esta inovação tem o potencial de melhorar e abrir caminho para uma variedade de aplicações tecnológicas, particularmente no domínio da sustentabilidade.

As potenciais aplicações futuras podem ir desde a robótica, onde estas fibras poderiam ser integradas em mecanismos de manipulação de objetos, até à medicina, onde as suas propriedades biocompatíveis poderiam ser aproveitadas para a criação de suturas ou tecidos artificiais. Além disso, dada a origem natural da fibroína e a sua biodegradabilidade, este desenvolvimento enquadra-se perfeitamente nos princípios da sustentabilidade e da economia circular, que são fundamentais para reduzir o impacto ambiental dos novos materiais tecnológicos.

Podemos nos inspirar na natureza, nos quadrinhos e na ficção científica. Nesse caso, queríamos fazer engenharia reversa de nosso material de seda para que ele se comportasse como a natureza o concebeu originalmente e como os quadrinistas o imaginaram.

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Disse o professor Fiorenzo Omenetto, diretor do Silklab da Tufts.

A recriação dessa tecnologia inspirada no Homem-Aranha abre uma gama de possibilidades em uma variedade de indústrias, desde a fabricação sustentável até a medicina. A versatilidade e a abordagem ecológica dos materiais à base de seda posicionam essa descoberta como uma solução potencial para os desafios tecnológicos e ambientais do futuro.