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Robótica

Seda de aranha funciona naturalmente como músculo robótico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/04/2019

Seda de aranha funciona naturalmente como músculo robótico
Esquema do experimento que revelou o novo fenômeno na seda de segurança das aranhas (no detalhe) .
[Imagem: Dabiao Liu et al. - 10.1126/sciadv.aau9183]

Músculo para robôs

Os robôs moles logo poderão contar com músculos artificiais sem perder sua biocompatibilidade e sua vocação de operar em conjunto com o corpo humano - e dentro dele.

Em 2017, uma equipe da China descobriu que a seda de aranha pode funcionar como um músculo artificial graças à reação da seda com a água - ou com a umidade do ar.

Agora, Dabiao Liu, do MIT, descobriu que a seda de aranha não apenas se contrai e distende em reação à umidade, como ela também se contorce, fornecendo uma forte força de torção, um fenômeno que ninguém havia descrito até então.

"Nós descobrimos isso por acidente inicialmente," disse Liu. "Meus colegas e eu queríamos estudar a influência da umidade na seda da aranha." Para fazer isso, eles suspenderam um peso em um fio de seda, para fazer uma espécie de pêndulo, e colocaram o aparato em uma câmara onde podiam controlar a umidade relativa do ar. "Quando aumentamos a umidade, o pêndulo começou a girar. Estava fora da nossa expectativa. Isso realmente me impressionou."

Força das proteínas

A equipe ainda não sabe qual é a utilidade dessa força torsional para as aranhas, mas já descobriram como ela opera: O mecanismo é baseado no dobramento de um segmento de proteína chamada prolina.

"A seda dragline [fio de segurança] da aranha é uma fibra de proteína," explica Liu. "Ela é feita de duas proteínas principais, chamadas MaSp1 e MaSp2. A prolina, crucial para a reação de torção, é encontrada dentro do MaSp2, e quando moléculas de água interagem com ela, elas interrompem suas ligações de hidrogênio de uma maneira assimétrica que causa a rotação. A rotação só ocorre em uma direção e ocorre em um limiar de cerca de 70% de umidade relativa."

Embora o mecanismo permita que as sedas de aranha sejam diretamente usadas como músculos artificiais em robôs biodegradáveis e biocompatíveis, a equipe pretende replicar o mecanismo em materiais sintéticos, que possam ser mais resistentes às intempéries do que um material à base de proteínas, que é facilmente degradável. Se conseguirem, isso criará uma nova classe de músculos artificiais de amplo uso.

Os músculos artificiais mais conhecidos são feitos de uma liga de níquel e titânio, conhecida como nitinol, embora vários polímeros eletroativos estejam ampliando o espaço desses atuadores.

Bibliografia:

Artigo: Spider dragline silk as torsional actuator driven by humidity
Autores: Dabiao Liu, Anna Tarakanova, Claire C. Hsu, Miao Yu, Shimin Zheng, Longteng Yu, Jie Liu, Yuming He, D. J. Dunstan, Markus J. Buehler
Revista: Science Advances
Vol.: 5, no. 3, eaau9183
DOI: 10.1126/sciadv.aau9183






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