Músculos artificiais imitam células musculares humanas

As partículas de cristal líquido, que são originalmente arredondadas, alongam-se fortemente, aumentando seu tamanho em até 70%.








Músculos lentos
Os músculos artificiais, com vários princípios de funcionamento, estão disponíveis há anos. Apesar de promissores, eles nunca tiveram um uso mais disseminado na robótica devido à sua baixa velocidade de atuação.

Apenas mais recentemente, um novo tipo de músculo robótico, cujo desenvolvimento contou com a participação de um pesquisador brasileiro, começou a vencer as limitações de velocidade.

Músculos artificiais que imitam os naturais
Agora, um grupo de pesquisadores alemães resolver abordar a questão com os princípios da nanociência: de baixo para cima. E, para isso, nada melhor do que se inspirar nos próprios músculos biológicos e em suas células elásticas.

Quando você move seu braço ou sua perna, as células musculares precisam alterar seu formato, seja alongando-se ou contraindo-se. A equipe do professor Rudolf Zentel conseguiu criar nanopartículas que se comportam como essas células musculares, alterando seu formato de forma reversível, o que abre caminho para que elas sejam utilizadas na fabricação de músculos artificiais que imitem os músculos naturais.

Borracha de cristal líquido
As nanopartículas, ou micromúsculos, como os pesquisadores as chamam, foram criadas a partir de cristais líquidos mesclados com um polímero elástico. Em vez de se alinharem, como acontece na tela de um monitor de computador ou TV, bloqueando ou deixando a luz passar, as partículas de cristal líquido, que são originalmente arredondadas, alongam-se fortemente, aumentando seu tamanho em até 70%.

A mudança de formato nas moléculas de cristal líquido, ou elastômeros, é bem conhecida dos cientistas há muito tempo, mas até agora ninguém havia conseguido produzi-las nessa escala. Para conseguir o feito, os cientistas mesclaram a química dos cristais líquidos com a ciência dos polímeros, criando uma espécie de "borracha de cristal líquido."

Reator microfluídico
O feito em nanoescala foi possível graças a um reator microfluídico, uma espécie de laboratório químico construído sobre um placa de silício do tamanho de um chip de computador.

Os ingredientes usados na fabricação dessas "células musculares" artificiais entram por um lado do chip, percorrendo microcanais e microcâmaras onde se dão as reações químicas. O produto final sai na outra extremidade do reator, de forma contínua. Esse conceito é também chamado de nanofábrica química.

Variando as condições da reação química no interior da nanofábrica, é possível fabricar partículas de diferentes tamanhos.

Aplicações dos novos músculos artificiais
Os músculos artificiais deverão ter uma aplicação real brevemente. A equipe do professor Zentel está pesquisando sua utilização nas próprias nanofábricas e em biochips, uma variação do mesmo conceito de reator químico em micro e nanoescala voltado para análises de laboratório e aplicações biomédicas.

Os pesquisadores afirmam também que seus micromúsculos poderão se tornar "uma séria alternativa para outros sistemas de atuação microscópicos, como os atuadores piezoelétricos e as partículas de hidrogel," graças à sua capacidade de gerar fortes pressões e torques e de alterar de formato rapidamente.

"A possibilidade de produzir as partículas elastoméricas de cristal líquido com altíssimo rendimento e produtividade permitirá seu uso em larga escala na manipulação de pequenos objetos em micromecânica, microfluídica e em robótica," conclui o professor Zentel.