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Pesquisadores criaram uma arraia ciborgue impressionante


Uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu uma arraia robótica assustadoramente realística que fica na linha tênue entre o animal e a máquina. Movida por um coração ativado por células de luz, o peixe ciborgue poderia inspirar o desenvolvimento de dispositivos médicos futurísticos e animais sintéticos incrivelmente realistas.

Como uma arraia, esta miniatura robótica conta com um corpo achatado com longas nadadeiras que lembram asas. E como a versão real, ela nada ao bater as nadadeiras para cima e para baixo. Sua pele de polímero é envolvida por um esqueleto de ouro e ligada a cerca de 200 mil células de coração de rato, chamados de cardiomiócitos. Com apenas 16 milímetros de comprimento e pesando 10 gramas, isto é um ciborgue no senso mais real do termo — um híbrido de componentes biológicos e sintéticos.



O esforço de construir uma arraia robótica foi chefiado por Kit Parker, um professor de bioengenharia e física aplicada da Universidade de Harvard. O momento eureka dele para o projeto veio durante uma visita que fez com sua filha, Caroline, ao aquário New England.

“Ela estava tentando acariciar a arraia e colocou a mão na água. Porém, a arraia rapidamente fugiu de uma forma elegante”, disse Parker ao Gizmodo. “Fui atingido como um raio pela ideia de que eu poderia construir aquele sistema na musculatura, e que se pareceria bastante com a camada [muscular] do coração.”

Parker apresentou a ideia à sua equipe, e eles começaram a construir o robô deles com uma pele fina. Após criar um esqueleto de ouro com carga neutra, os pesquisadores o sobrepuseram com uma camada fina de polímero flexível. Uma série de cardiomiócitos sensíveis à luz foram estrategicamente alinhados no topo.

Imagem por Sung-Jin Park et al., 2016/Science

Quando exposto à luz, as células do músculo faziam as nadadeiras se contraírem em um movimento projetado para baixo. Para criar o movimento para cima, os pesquisadores desenvolveram um esqueleto de ouro de tal forma que ele naturalmente armazena energia para baixo, que depois é liberada quando as células relaxam.

Para desenvolver um sistema de orientação, Parker novamente usou sua filha como inspiração. “Quando minha filha era pequena, eu costumava apontar o laser para o chão e ela tentava pisar no ponto”, disse. “Nós saíamos para andar pela rua e assim eu conseguia guiá-la a andar pela calçada de forma segura, apenas ao apontar o laser para o chão. Concluí, então, que nós poderíamos usar optogenética para imitar isso com o tecido com o qual fizemos a arraia.”

E foi isso que eles fizeram. Alavancando o poder das células sensíveis à luz, a equipe de Parker conseguiu conduzi-la usando pulsos de luz assimétricos. Com a arraia se movendo para a frente, os pulsos podiam guia-la para esquerda ou direita. Diferentes frequências de luz podem ser usadas para controlar sua velocidade. Eles testaram um sistema de navegação baseado em luz fazendo a arraia ciborgue navegar através de um caminho com obstáculos.



Há muito mais nesse projeto que apenas criar uma espécie de peixe. O interesse primário de Parker é em entender o coração e como as diversas partes da anatomia pode ajudar no fluxo sanguíneo. “Com exceção dos crustáceos, quase todas as formas de vida marinha têm músculos feitos para mover o líquido”, disse Parker. “Para avançar nossos estudos do coração, nós começamos a prestar atenção em formas marinhas e as bombas musculares que eles representam.” Parker espera descobrir mais coisas sobre o coração humano e doenças do coração ao fazer engenharia reversa com outras formas de bombas musculares encontradas na natureza.

Esta pesquisa também pode nos levar a ter robôs mais úteis, automáticos e semi-automáticos. Quando se trata de construir robôs melhores, a biologia tem suas vantagens. Por exemplo, este robô em particular é mais rápido que dispositivos semelhantes; suas funções celulares funcionam tanto como atuadores como sensores. “Células de músculos vivos são muitos mais eficientes energeticamente que atuadores sintéticos, e podem ser programadas para fazer coisas legais”, disse Parker.

É lógico, a biologia não é perfeita. Uma desvantagem em usar células como material de construção é que elas são vulneráveis, frágeis e, eventualmente, pode morrer. No entanto, o potencial da engenharia de tecidos na robótica é imenso. Esta pequena arraia ciborgue é com certeza um sinal de que coisas maiores e melhores estão por vir.

[Science]

Foto do topo por Karaghen Hudson & Michael Rosnach

FONTE: GIZMODO BRASIL

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