Conheça os biometais, mais um presente da natureza

Metal de origem biológica

A literatura científica e de engenharia tem usado termos como “biomateriais semelhantes a metais” ou “biomateriais com propriedades semelhantes a metais” para descrever materiais de origem biológica que apresentam valores de condutividade ou resistência similares aos dos metais elementais.

Mas agora uma nova classe desses metais de origem biológica está emergindo dos laboratórios, e uma classe tão diferenciada que mereceu um nome muito mais direto: biometal.

Acontece que, em relação aos “biomateriais tipo metal” já conhecidos, os biometais podem ser categorizados por três qualidades: Dureza, mecânica da deformação e estrutura íon-proteína.

A descoberta desses metais de origem biológica veio, claro, da natureza, mais especificamente do verme marinho Perinereis cultrifera, um organismo que desafia a classificação tradicional de animal, vegetal ou mineral.

Assim como outros vermes poliquetas predadores, o Perinereis cultrifera possui mandíbulas compostas de proteínas estruturais e íons, utilizadas para comer, esmagar ou morder. Foi a composição e as propriedades únicas dessas mandíbulas que levaram os pesquisadores a cunhar o termo biometal.

Biometais

Os pesquisadores começaram estudando a dureza do biometal por meio de nanoindentação – técnica na qual são criados minúsculos entalhes na amostra – acompanhada de análises químicas e imagens por microscopia. Os dados confirmaram que a concentração de íons metálicos é maior nas pontas da mandíbula do que no centro, o que provavelmente explica o aumento da dureza nas pontas.

Mas foi ao sondar a mandíbula, perfurando-a em diferentes profundidades, que veio a maior surpresa, um fenômeno observado em metais como cobre ou prata, conhecido como efeito de tamanho de nanoindentação de Nix-Gao: Regiões menores da mandíbula do verme são mais difíceis de indentar devido à maior variação espacial dos níveis de tensão. Isso causa um maior entrelaçamento de fraturas na estrutura atômica.

Apesar dessas semelhanças, não dá para dizer que são metais puros, já que os biometais ainda são únicos em suas propriedades mecânicas.

“As mandíbulas dos vermes cerdosos também apresentaram elasticidade dependente do tamanho – essa é uma característica distintiva dos biometais quando comparados a metais cristalinos padrão, como cobre ou prata,” contou o professor Christian Hellmich, da Universidade de Tecnologia de Viena, na Áustria.

“Planejamos expandir o banco de dados experimental investigando outras espécies para refinar o conceito teórico e realizar cálculos específicos e – talvez o mais interessante – explorar a ligação entre intervenções genéticas e o espaço de projetos de materiais correspondente. Tudo isso nos deixa muito entusiasmados com a beleza, a elegância e o refinamento encontrados na natureza e produzidos por ela,” concluiu o pesquisador.