Absorvedor de choque feito com proteína pára impactos supersônicos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/12/2022

O material é de fato um absorvedor de choque, "engolindo" os projéteis e preservando-os, pronto para esperar pelo próximo impacto.
[Imagem: Jack A. Doolan et al. - 10.1101/2022.11.29.518433]

Antichoque de talina

Um novo material antichoque pode revolucionar não apenas as aplicações de segurança, mas também a fabricação de naves e sondas espaciais.

A grande novidade é que se trata de um material de origem biológica, produzido a partir da proteína talina, descoberta em 1983 e que é responsável por nada menos do que a absorção natural de choques nos seres vivos - a talina é uma proteína do citoesqueleto, com alto peso molecular e que é encontrada principalmente nas regiões de contato célula-substrato e, nos linfócitos, nos contatos célula-célula.

Jack Doolan e seus colegas da Universidade de Kent, no Reino Unido, usaram a biologia sintética para sintetizar uma versão artificial da talina.

O resultado é uma nova classe de materiais absorvedores de choque que apresenta uma série de vantagens em relação aos materiais tradicionais, tipicamente feitos a partir de cerâmicas misturadas com fibras sintéticas - para comparação, o novo material é basicamente um hidrogel macio.

A primeira grande vantagem é que o material suporta impactos supersônicos, com potencial para brecar até mesmo os micrometeoritos que ameaçam constantemente as sondas, naves e estações espaciais.

A segunda vantagem é que ela não é de uso único porque não se esfacela no impacto - na verdade, em vez de vaporizar o projétil, a barreira antichoque de talina "engole" o material que a impacta, preservando até mesmo o seu formato.

O material ainda é muito mais leve do que os materiais atuais, mais macio, conforma-se melhor às aplicações e tem uma capacidade muito maior de absorver o impacto - e não apenas brecar o projétil -, o que pode proteger o usuário em caso de vestes de segurança.

O material absorvedor de choque é basicamente um hidrogel - macio, mas criado pela natureza para proteger contra impactos.
[Imagem: Jack A. Doolan et al. - 10.1101/2022.11.29.518433]

Absorvedor de choque biológico

A equipe chama o material de TSAM (Talin Shock Absorbing Materials, ou Materiais Absorventes de Choque à base de Talina).

"Nosso trabalho com a proteína talina, que é o amortecedor natural das células, mostrou que essa molécula contém uma série de domínios de troca binários que se abrem sob tensão e se dobram novamente quando a tensão cessa. Essa resposta à força dá à talina suas propriedades de absorção de choque molecular, protegendo nossas células dos efeitos de grandes mudanças de força. Quando polimerizamos a talina em um TSAM, descobrimos que as propriedades de absorção de choque dos monômeros de talina conferem propriedades incríveis ao material," disse o professor Benjamin Goult, coordenador da equipe.

Para demonstrar o potencial do material em aplicações no mundo real, o hidrogel foi submetido a impactos supersônicos de 1,5 km/s (5.400 km/h). Isso é mais rápido do que partículas no espaço que impactam objetos naturais e artificiais (normalmente > 1 km/s) e superior às velocidades de saída dos projéteis de armas de fogo (entre 0,4 e 1,0 km/s).

Os testes mostraram que os TSAMs podem absorver o impacto de partículas de vários tamanhos, de pedaços de rocha com cerca de 60 micrômetros de diâmetro até pedaços grandes de estilhaços de alumínio. E todas as partículas não são destruídas, mas aprisionadas pelo material, ficando preservadas no pós-impacto.

"Este projeto surgiu de uma colaboração interdisciplinar entre biologia fundamental, química e ciência dos materiais que resultou na produção desta incrível nova classe de materiais. Estamos muito entusiasmados com as possíveis possibilidades de tradução dos TSAMs para resolver problemas do mundo real. Isso é algo que estamos pesquisando ativamente com o apoio de novos colaboradores nos setores de defesa e aeroespacial," disse a professora Jennifer Hiscock, membro da equipe.

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