Mecânica

Peças de seda incorporam funções pré-programadas

Peças feitas de seda incorporam funções pré-programadas
Não há limites para formas - o mais importante são as funções pré-programadas em cada peça. [Imagem: Silklab/Tufts University]

Fibroína

Uma nova categoria de sólidos, feitos de proteína da seda - produzida pelas aranhas, bicho-da-seda e algumas mariposas - permite a fabricação de peças que podem ser pré-programadas com funções biológicas, químicas ou ópticas.

Isso inclui componentes mecânicos que mudam de cor quando são submetidos a tensão, ou materiais que liberam medicamentos quando acionados por luz, apenas para citar algumas possibilidades.

Usando um método de fabricação à base de água, que se baseia na automontagem das próprias proteínas da seda, os pesquisadores da Universidade de Tufts, nos EUA, criaram materiais tridimensionais inteiramente de fibroína, a proteína que dá durabilidade à seda.

Eles então manipularam o material resultante, com a ajuda de outras substâncias solúveis em água, para criar múltiplas formas sólidas, dos mais variados tamanhos e incorporando funções pré-programadas.

Entre os protótipos de demonstração da técnica está um pino cirúrgico que muda de cor quando se aproxima de seu limite mecânico, parafusos funcionais que podem esquentar em resposta à luz infravermelha e um componente biocompatível que permite a liberação sustentada de agentes bioativos, como enzimas.

Peças feitas de seda incorporam funções pré-programadas
O pino e o parafuso mudam de cor - de azul para vermelho - quando a força aplicada atinge o limite de resistência do material. [Imagem: Silklab/Tufts University]

Biopolímeros

A estrutura cristalina única da seda torna-a um dos materiais mais resistentes da natureza. A fibroína, uma proteína insolúvel encontrada na seda, tem uma notável capacidade de proteger outros materiais, com a vantagem de ser totalmente biocompatível e biodegradável.

Embora sejam necessários testes adicionais para sua adoção prática, as aplicações das peças de seda podem incluir componentes mecânicos para ortopedia que podem ser incorporados com fatores de crescimento ou outros medicamentos, parafusos cirúrgicos que mudam de cor para mostrar ao cirurgião quando não é possível apertar mais, porcas e parafusos que detectam e informam as condições ambientais ao seu redor, ou utilidades domésticas que podem mudar de formato.

"A capacidade de incorporar elementos funcionais em biopolímeros, controlar sua automontagem e modificar sua forma final cria oportunidades significativas para a fabricação de materiais multifuncionais com alto desempenho," disse o professor Fiorenzo Omenetto, cuja equipe já havia criado circuitos eletrônicos biodegradáveis, minilâmpadas implantáveis e biossensores - tudo usando seda.

Bibliografia:

Directed self-assembly of silk fibroin into bulk materials: Programming function into mechanical forms from the nano- to macroscale
Benedetto Marelli, Nereus Patel, Thomas Duggan, Giovanni Perotto, Elijah Shirman, David L. Kaplan, Fiorenzo G. Omenetto
Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.1612063114




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