O material imprimível em 3D pode curar o corpo, construir robôs melhores e recuperar minerais essenciais
Uma rede composta por milhares de milhões de minúsculas gotículas de água pode formar materiais de grandes dimensões, semelhantes a tecidos, em poucos minutos, criando novas oportunidades numa variedade de áreas
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Um novo tipo de material imprimível em 3D, desenvolvido por investigadores da Universidade do Texas em Austin, imita a capacidade do tecido humano de selecionar e filtrar, permitindo a passagem de certas moléculas enquanto impede a passagem de outras. Esta ampla funcionalidade significa que o material pode ser utilizado numa variedade de aplicações nas áreas da medicina, da água e da robótica.
Segundo os investigadores, os métodos atuais para construir pequenos materiais semelhantes a tecidos não permitem atingir dimensões que tornem essas aplicações viáveis. A equipa superou estes problemas de velocidade e escalabilidade ao aglomerar milhares de milhões de minúsculas gotículas de água, utilizando técnicas simples de mistura e centrifugação, para formar materiais de grandes dimensões, semelhantes a tecidos, em apenas alguns minutos. Cada gota está separada por uma membrana fina, permitindo que as membranas se liguem entre si, à semelhança da organização celular no tecido humano.
«Os tecidos conseguem separar e transportar iões e moléculas; é assim que funcionam os nossos rins ou intestinos, retendo apenas o que precisam e deixando o resto para trás», afirmou Manish Kumar, professor do Departamento Fariborz Maseeh de Engenharia Civil, Arquitetónica e Ambiental e do Departamento McKetta de Engenharia Química da Escola de Engenharia Cockrell.
O material flexível pode ser personalizado para funcionar como diferentes tipos de tecido. Como a estrutura imita de perto o tecido real e pode ser impressa em 3D a partir de materiais biocompatíveis, pode servir de suporte para o crescimento de novos tecidos ou órgãos. A flexibilidade e a capacidade de resposta tornam-no uma base ideal para robôs macios — máquinas que se movem e se adaptam como seres vivos — que poderiam ser utilizados em cirurgia, operações de busca e salvamento ou em ambientes perigosos onde as máquinas tradicionais não conseguem chegar.
Ao adicionarem determinadas proteínas, os investigadores conferiram ao material a capacidade de conduzir correntes iônicas, tal como o tecido nervoso. Isto é promissor para a construção de sistemas computacionais inspirados no cérebro humano.
Noutro caso, os investigadores adicionaram uma proteína que permitiu ao tecido distinguir o amónio de outros iões nas águas residuais. Isto inclui a água resultante da extração de petróleo e gás e as águas residuais municipais, uma área em que Kumar se tem concentrado nos últimos anos. A capacidade de filtrar iões indesejados utilizando membranas é uma abordagem promissora para a reciclagem e reutilização de iões minerais essenciais e nutrientes provenientes das águas residuais.
Esta nova investigação faz parte de um esforço que se estende por mais de uma década. Mas foi uma das suas alunas, Aida Fica, que conseguiu reunir todas as peças.
Após anos a enfrentar os mesmos desafios de formação lenta e instabilidade, Fica ouviu algo numa conferência que lhe deu uma nova ideia. Ela e a equipa desvendaram a tecnologia através da emulsificação, combinando dois óleos com solubilidades diferentes para formar gotículas e, em seguida, aglomerando-as com uma centrífuga.
«Esta tecnologia oferece agora um processo simples e escalável, com aplicações infinitas, que pode ser implementado em qualquer laboratório, uma vez que requer apenas equipamento básico», afirmou Fica. «Encorajamos os investigadores interessados a experimentarem isto e apoiaremos de todo o coração quem quiser trabalhar nesta área, através de visitas e discussões», acrescentou Kumar.
Os investigadores estão agora a trabalhar para adaptar a tecnologia à extração de lítio e outros elementos de terras raras, no âmbito de um projeto com a Agência de Projetos de Investigação Avançada — Energia (ARPA-E) do Departamento de Energia dos EUA. Fica e Kumar patentearam a tecnologia, bem como várias aplicações a jusante, através do gabinete «Discovery to Impact» da UT.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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