Nanomotor inspirado em bactérias apresenta potência surpreendente
[Imagem: Brigitte A.K. Kriebisch et al. – 10.1016/j.chempr.2024.08.016]
Motor de inspiração biológica
Pesquisadores alemães desenvolveram um motor artificial no nível supramolecular, inspirado em bactérias, que consegue desenvolver uma potência impressionante para o seu tamanho.
O motor consiste em uma pequena fita feita de moléculas especiais. Quando a energia é aplicada, essa fita se alinha, movendo-se como uma pequena barbatana e pode, portanto, empurrar objetos. Pela primeira vez, a energia para isso vem de um combustível químico.
Até agora, a conversão de energia química em energia rotacional em um nível supramolecular – ou seja, para pequenos objetos que consistem em mais de uma molécula – era conhecida apenas na biologia. Bactérias primitivas, conhecidas como arqueias, usam o combustível químico ATP para girar seus minúsculos órgãos de locomoção semelhantes a barbatanas, os flagelos, e assim se movimentar.
Fazer réplicas sintéticas desses motores biológicos tem sido alvo de muita pesquisa, mas ninguém havia conseguido construí-las até agora.
As bactérias serviram como modelo, criando um nanomotor sintético com uma enorme potência e usando um mecanismo completamente novo.
No futuro, este novo desenvolvimento poderá ser usado em nanorrobôs que nadam através de vasos sanguíneos para detectar células tumorais, por exemplo.
[Imagem: Brigitte A.K. Kriebisch et al. – 10.1016/j.chempr.2024.08.016]
Nanomotor com combustível químico
As irmãs Brigitte e Christine Kriebisch, da Universidade Técnica de Munique, na Alemanha, usaram fitas de peptídeos com alguns micrômetros de comprimento e apenas alguns nanômetros de largura. Quando se adiciona combustível, elas ganham estrutura e as fitas se enrolam em pequenos tubos, o que faz com que elas comecem a girar – é possível ver o nanomotor girando ao vivo observando-o ao microscópio.
Os pesquisadores descobriram que podem controlar a velocidade de rotação das fitas pela quantidade de combustível adicionada. Além disso, a direção da rotação – no sentido horário ou anti-horário – pode ser influenciada pela estrutura dos blocos de construção moleculares das fitas. Foram observadas rotações entre 0,06 e 0,28 rpm.
As fitas exercem força suficiente em seus arredores para mover objetos relativamente grandes em comparação com o próprio motor – ele move objetos na escala dos micrômetros, exercendo forças na escala dos piconewtons.
Indo além do motor, a equipe demonstrou que é possível construir pequenos robôs andarilhos, que podem rastejar ao longo de superfícies – para isso, basta reunir várias fitas rotativas em torno de um ponto central.
No futuro, esses microrrobôs poderão ser usados para aplicações médicas, como o transporte de medicamentos no corpo. Contudo, as aplicações médicas ainda estão distantes no futuro, uma vez que o combustível usado ainda não é adequado para operar dentro do corpo humano, pois seria tóxico ao organismo.