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Quase biológicos: músculos artificiais alimentados por glicose


Uma solução de glicose e oxigênio aciona o atuador do polímero, de maneira similar aos músculos biológicos.
[Imagem: Thor Balkhed/Linköping University]

Músculos artificiais quase naturais

Músculos artificiais feitos de polímeros agora podem ser alimentados pela energia da glicose e oxigênio, assim como os músculos biológicos.

Esse avanço pode ser um passo no caminho para a implantação de músculos artificiais em seres humanos ou na construção de microrrobôs autônomos alimentados por biomoléculas que ele encontrar no ambiente.

Fariba Mazar e seus colegas da Universidade Linkoping, na Suécia, usaram um polímero eletroativo, o polipirrol, que tem seu volume alterado quando uma corrente elétrica o atravessa. O músculo artificial, ou "atuador polimérico", consiste de três camadas: uma fina membrana entre duas camadas de polímero eletroativo.

Esse projeto tem sido usado na área dos músculos artificiais há anos. Ele funciona conforme o material de um lado da membrana absorve uma carga elétrica positiva e libera íons, fazendo com que ele encolha. Ao mesmo tempo, o material do outro lado absorve uma carga elétrica negativa e acumula íons, o que faz com que o material se expanda. As mudanças no volume fazem com que o atuador dobre em uma direção, da mesma forma que um músculo se contrai.

Os elétrons que induzem o movimento normalmente vêm de uma fonte externa, como uma bateria. Em vez disso, Mazar usou a mesma técnica por trás dos bioeletrodos, que podem converter energia química em energia elétrica com a ajuda de enzimas. Para isso, o pesquisador integrou no polímero enzimas de ocorrência natural - glucose oxidase e lacase.

"Essas enzimas convertem glicose e oxigênio, da mesma forma que no corpo [humano], para produzir os elétrons necessários para alimentar o movimento em um músculo artificial feito de um polímero eletroativo. Nenhuma fonte de tensão é necessária: basta simplesmente mergulhar o atuador em uma solução de glicose na água," explicou o professor Edwin Jager, cuja equipe recentemente incorporou músculos artificiais em tecidos para fabricar exoesqueletos de vestir.

Assim como nos músculos biológicos, a glicose é diretamente convertida em movimento nos músculos artificiais.

O próximo passo será controlar as reações bioquímicas nas enzimas, de modo que o movimento possa ser reversível por muitos ciclos, algo que ainda não foi conseguido.

Bibliografia:

Artigo: Artificial muscles powered by glucose
Autores: Fariba Mashayekhi Mazar, Jose G. Martinez, Manav Tyagi, Mahdi Alijanianzadeh, Anthony P.F. Turner, Edwin W. H. Jager
Revista: Advanced Materials
DOI: 10.1002/adma.201901677

FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA

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