Os engenheiros bioquímicos da Universidade Johns Hopkins usaram sequências de moléculas de DNA para fazer com que géis à base de água mudassem de forma, demonstrando uma nova tática para produzir robôs leves e dispositivos médicos "inteligentes" que não dependem de fios pesados, baterias, ou amarras.

A pesquisa, supervisionado por três membros do corpo docente da Whiting School of Engineering da universidade, é detalhado online hoje no jornal Ciência .

Os membros da equipe relataram que seu processo usava sequências de DNA específicas chamadas "grampos de cabelo" para fazer com que uma amostra de hidrogel de um centímetro inchasse até 100 vezes seu volume original. A reação foi então interrompida por uma sequência de DNA diferente, apelidado de "grampo terminador". Esta abordagem pode tornar possível tecer peças móveis em materiais macios, que, os pesquisadores disseram, poderia algum dia desempenhar um papel na criação de materiais inteligentes, dispositivos metamórficos, atuadores programados complexos, e robôs autônomos com potenciais aplicações marinhas e médicas.

Para controlar como a mudança de forma ocorre em diferentes partes do hidrogel alvo, os pesquisadores pegaram uma sugestão da indústria de computadores. Eles empregaram uma técnica de padronização de fotos semelhante à usada para fazer microchips minúsculos, mas intrincados. Vários padrões bioquímicos incorporados em diferentes regiões do gel foram projetados para responder a instruções específicas do DNA para causar flexão, dobrando, ou outras respostas.

"As sequências de DNA podem ser consideradas análogas ao código de computador, "disse David Gracias, professor do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da universidade, e um dos dois autores seniores do artigo da Science. "Assim como o software de computador pode direcionar tarefas específicas, As sequências de DNA podem fazer com que um material se dobre ou se expanda de uma certa maneira em um local específico. "

Esta não é uma ocorrência incomum na natureza, ele adicionou.

"Mudar a forma é muito importante na biologia, "Gracias disse." Pense em como uma lagarta se transforma em borboleta. "

Para confirmar sua capacidade de controlar quais alvos de hidrogel foram ativados, os membros da equipe usaram hidrogéis em forma de flor responsivos à sequência de DNA. Em cada "flor, "dois conjuntos de pétalas foram fabricados, e cada conjunto foi projetado para responder apenas a uma das duas sequências de DNA diferentes. Quando exposto a ambas as sequências, todas as pétalas se dobraram em resposta. Mas quando eles foram expostos a apenas uma das sequências, apenas as pétalas combinadas com essa sequência dobradas.

A equipe também fabricou dispositivos em forma de caranguejo de hidrogel em que as antenas, garras, e cada uma das pernas se enrolou em resposta à sequência de DNA correspondente. Os dispositivos de caranguejo - uma forma selecionada em homenagem ao popular marisco pelo qual Maryland é conhecido - permaneceram em seu estado ativado por pelo menos 60 dias.

"Ficamos fascinados por como as células vivas podem usar sinais químicos para decidir como crescer ou se mover e usar a energia química para se alimentar, "disse Rebecca Schulman, o outro autor sênior do estudo e professor assistente de engenharia química e biomolecular. "Queríamos construir máquinas que pudessem agir de maneira semelhante. Nossa tecnologia de fabricação torna possível projetar dispositivos muito complicados em uma variedade de tamanhos."