Pesquisadores Descobrem Novo Processo para Imitar a Vida em Materiais Não Vivos

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Delft descobriu um novo processo que pode ajudar a imitar a vida em materiais não vivos, como robôs. O novo processo depende de combustível para controlar materiais não vivos de uma maneira semelhante à dos células vivas. 

A equipe afirma que o ciclo de reação pode ser aplicado a uma ampla gama de materiais. Sua taxa também pode ser controlada, abrindo muitas oportunidades neste campo emergente. O novo desenvolvimento também pode desempenhar um papel importante na robótica suave futura, com máquinas suaves que detectam o ambiente e respondem adequadamente. 

As descobertas da equipe foram publicadas em Nature Communications. 

Imitando Reações Químicas em Células Vivas

O químico Rienk Eelkema e sua equipe trabalham na imitação das reações químicas em células vivas, que fornecem o combustível necessário para controlar a célula. Essas reações impulsionam materiais não vivos da mesma maneira, mas são limitadas. 

“Até agora, existem apenas cerca de cinco tipos de reação que são amplamente utilizados por pesquisadores”, afirma Eelkema. “Essas reações têm duas desvantagens principais: sua taxa é difícil de controlar e elas só funcionam em um conjunto específico de moléculas.” 

Juntamente com Benjamin Klemm, autor principal do estudo, o duo descobriu um novo tipo de reação cuja taxa pode ser efetivamente controlada. Essa reação funciona em uma ampla gama de materiais. 

“A essência do ciclo de reação é que ele pode alternar entre uma partícula não carregada e uma partícula carregada adicionando um combustível químico a ela”, continua Eelkema. “Isso nos permite alterar materiais e, portanto, modificar as estruturas desses materiais, pois cargas iguais se repelvem e cargas diferentes se atraem. O tipo e a quantidade de combustível determinam a taxa de reação e, portanto, quanto tempo uma carga e, portanto, uma estrutura dada existe.” 

Uma das coisas que a equipe fez foi usar seu ciclo de reação para carregar um hidrogel, o que resultou em as cargas se repelindo e o gel inchar. 

Papel na Construção de Robôs Suaves

Os pesquisadores afirmam que o ciclo de reações químicas pode desempenhar um papel na construção de robôs suaves. 

“Robôs suaves já existem, por exemplo, micropartículas controladas externamente por meio de campos magnéticos ou elétricos. Mas, em última análise, você gostaria que um robô pudesse controlar a si mesmo: ver por si mesmo onde está e o que está acontecendo e, em seguida, responder adequadamente”, afirma Eelkema. “Você pode programar nosso ciclo em uma partícula com antecedência, então deixá-la sozinha, e ela executa sua função independentemente assim que encontra um sinal para fazê-lo.” 

Eelkema agora busca adicionar processamento de sinais ao processo, que o vinculará ao ambiente. 

“Por exemplo, uma partícula de polímero pode conter alguns componentes de um ciclo como esse”, diz ele. “Quando ela encontra a última parte da reação, o ciclo é concluído, servindo como um sinal para se desintegrar ou inchar, por exemplo.”

As células nos seres humanos e em outros organismos dependem de energia para funcionar. 

“Isso também é o motivo pelo qual precisamos comer”, explica Eelkema. “A ligação da energia à função ocorre por meio de reações químicas e é o que define os seres vivos. Isso permite que as células controlem quando e onde as estruturas são formadas ou os processos ocorrem, localmente e por um tempo limitado.” 

Por outro lado, materiais não vivos podem funcionar sem um fornecimento de energia e existir para sempre. Não foi até dez anos atrás que processos existiam que pudessem usar um combustível químico para impulsionar interações em materiais não vivos. 

“Nós introduzimos isso aqui em Delft, juntamente com alguns outros lugares, e desde então o campo explodiu”, conclui Eelkema.