Nanotecnologia

Bactérias são usadas para movimentar engrenagens

Cientistas norte-americanos descobriram que bactérias comuns podem ser utilizadas para girar microengrenagens que estejam mergulhadas na solução onde esses animais vivem.

Sistemas biomecânicos

"A capacidade para usar de forma controlada a força do movimento bacteriano é um requisito importante para o desenvolvimento de sistemas híbridos biomecânicos acionados por microrganismos", afirma Igor Aronson, do Laboratório Nacional Argonne. "No nosso sistema de demonstração, as engrenagens são um milhão de vezes mais massivas do que as bactérias."

Embora sem uma aplicação tecnológica imediata, a descoberta oferece insights valiosos para o projeto de micro e nanomáquinas, para a biomecatrônica e para o desenvolvimento de materiais biomiméticos adaptativos para geração de energia.

Domando bactérias

As microengrenagens, medindo 380 micrômetros de diâmetro, foram colocadas em uma solução junto com as bactérias Bacillus subtilis. As bactérias nadam "ao acaso" na solução. Mas, ocasionalmente elas colidem com os dentes das engrenagens e começam a girá-las em uma direção definida.

Algumas centenas de bactérias trabalham em conjunto para girar cada engrenagem. A força foi suficiente até mesmo para girar duplas de engrenagens conectadas, nas quais os dentes de uma engrenagem encaixam-se nos dentes de outra engrenagem. As bactérias parecem "gostar" da brincadeira, uma vez que elas permanecem girando as engrenagens por longos períodos de tempo.

Bactérias são usadas para movimentar engrenagens
Os pesquisadores testaram vários modelos de engrenagens, tanto com acionamento externo quanto interno. [Imagem: Igor Aronson/Argonne National Laboratory]

Movido a oxigênio

"Existe um grande hiato entre os materiais duros feitos pelo homem e os tecidos vivos," diz Aronson. "Nossa descoberta demonstra como agentes nadadores microscópicos, como bactérias ou nanorrobôs artificiais, podem criar um 'material inteligente' capaz de alterar dinamicamente suas microestruturas, reparar danos, ou simplesmente acionar microdispositivos."

A velocidade com que as engrenagens são movimentadas pode ser controlada por meio da manipulação da quantidade de oxigênio disponível na solução. As bactérias precisam de oxigênio para nadar - diminuindo a quantidade de oxigênio disponível, os pesquisadores puderam tornar o movimento das engrenagens mais lento.

A eliminação do oxigênio pára o movimento inteiramente. Assim que ele é reintroduzido no sistema, a bactéria "acorda" e começa a nadar mais uma vez.

Bibliografia:

Swimming bacteria power microscopic gears
Andrey Sokolov, Mario M. Apodaca, Bartosz A. Grzybowski, Igor S. Aranson
Proceedings of the National Academy of Sciences
December 18, 2009
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1073/pnas.0913015107




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