Finalmente um músculo artificial para uso dos humanos?

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/02/2022

O músculo artificial pode se contrair e distender ritmicamente, ou ser configurado para assumir posições definidas.
[Imagem: Matthias C. Huber et al. - 10.1002/aisy.202100189]

Músculo artificial de proteínas

Materiais que funcionam como músculos artificiais estão disponíveis há décadas, e têm sido explorados em experimentos de robótica e outros mecanismos de pequeno porte.

A vantagem é que esses materiais são muito mais simples e mais leves do que os motores, e podem fornecer movimento acionados por eletricidade, calor ou luz.

Agora, pesquisadores da Universidade de Freiburg, na Alemanha, desenvolveram o primeiro músculo artificial - capaz de se contrair autonomamente - feito de proteínas naturais.

O músculo artificial é baseado em elastina, uma proteína fibrosa natural que também ocorre nos seres humanos, por exemplo, dando elasticidade à pele e aos vasos sanguíneos.

"Nosso músculo artificial ainda é um protótipo. No entanto, a alta biocompatibilidade do material e a possibilidade de ajustar sua composição para combinar com um tecido específico podem abrir caminho para futuras aplicações em medicina reconstrutiva, próteses, farmacêutica ou robótica leve," disse o professor Stefan Schiller.

As contrações autônomas do material podem ser controladas por mudanças de pH ou temperatura, com os movimentos sendo impulsionados por uma reação química que consome energia molecular.

A biocompatibilidade dá ao material potencial para várias aplicações, incluindo a medicina regenerativa.
[Imagem: Matthias C. Huber et al. - 10.1002/aisy.202100189]

Elastina sintética

Seguindo o modelo da proteína natural, os pesquisadores desenvolveram duas proteínas sintéticas semelhantes à elastina, uma das quais responde a flutuações de pH, enquanto a outra responde a mudanças de temperatura.

As duas proteínas foram combinadas por meio de reticulação fotoquímica, formando um material de duas camadas, o que permite não apenas moldar o material para a função e local onde ele deve ser instalado, como também definir a direção do seu movimento.

Em sua primeira demonstração, a equipe induziu as contrações rítmicas do músculo artificial usando uma fonte de energia química como combustível, neste caso o sulfito de sódio. Em uma reação química oscilante, em que o pH muda em ciclos devido a uma ligação especial de várias reações, a energia do sulfito de sódio foi convertida em energia mecânica através de estados de não-equilíbrio do material. O mesmo foi feito com a temperatura, com a vantagem de que a variação de calor permite configurar posições definidas para o material.

"Como ele é derivado da proteína natural elastina e foi produzido por nós por meios biotecnológicos, nosso material é marcado por uma alta sustentabilidade, que também é relevante para aplicações técnicas," disse Schiller. "No futuro, o material poderá ser desenvolvido ainda mais para responder a outros estímulos, como a concentração de sal no ambiente, e consumir outras fontes de energia, como o malato derivado da biomassa."

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