p As estruturas biológicas às vezes têm características únicas que os engenheiros gostariam de copiar. Por exemplo, muitos tipos de asas de insetos derramam água, matar micróbios, refletem a luz de maneiras incomuns e são autolimpantes. Embora os pesquisadores tenham dissecado as características físicas que provavelmente contribuem para tais características, um novo estudo revela que os compostos químicos que revestem as asas das cigarras também contribuem para sua capacidade de repelir água e matar micróbios. p Os cientistas relatam suas descobertas no jornal Interfaces de materiais avançados .

p Os pesquisadores analisaram as características físicas e químicas das asas de duas espécies de cigarras, Neotibicen pruinosus e Magicicada casinnii. N. pruinosus é uma cigarra anual; M. casinnii emerge do solo uma vez a cada 17 anos. Estudos anteriores mostraram que ambas as espécies têm um padrão altamente ordenado de pequenos pilares, chamados nanopilares, em suas asas. Os nanopilares contribuem para a hidrofobicidade das asas - eles derramam água melhor do que uma capa de chuva - e provavelmente desempenham um papel na morte de micróbios que tentam se prender às asas.

p “Sabíamos muito sobre a estrutura da superfície das asas de cigarras antes deste estudo, mas sabíamos muito pouco sobre a química dessas estruturas, "disse Marianne Alleyne, um professor de entomologia da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign que liderou o estudo com a química analítica Jessica Román-Kustas, dos Laboratórios Nacionais Sandia em Albuquerque, Novo México; Donald Cropek, do Laboratório de Pesquisa em Engenharia de Construção do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA; e Nenad Miljkovic, professor de ciência mecânica e engenharia em Illinois.

p Para estudar a química nanopilar, Román-Kustas desenvolveu um método para extrair gradualmente os compostos na superfície sem danificar a estrutura geral das asas. Ela colocou cada asa em solvente em uma câmara fechada e, lentamente, colocou cada uma delas no micro-ondas.

p "Extraímos todos esses compostos diferentes em diferentes períodos de tempo, e então analisamos o que saiu, "Román-Kustas disse." E também olhamos para as mudanças correspondentes na estrutura nanopilar. "

p O esforço revelou que as asas da cigarra são cobertas por uma mistura de hidrocarbonetos, ácidos graxos e moléculas contendo oxigênio, como esteróis, álcoois e ésteres. As moléculas contendo oxigênio eram mais abundantes nas camadas mais profundas dos nanopilares, enquanto os hidrocarbonetos e os ácidos graxos compõem mais as camadas nanopilares mais externas.

p "Encontrar essas moléculas específicas na superfície não é uma surpresa, "Alleyne disse." Hidrocarbonetos e ácidos graxos na cutícula de insetos são bastante comuns. "

p A proporção de produtos químicos de superfície diferiu entre as duas espécies de cigarras, assim como suas estruturas nanopilares.

p O estudo revelou que alterar os produtos químicos da superfície também mudou a estrutura nanopilar. Nas cigarras N. pruinosis, os nanopilares começaram a mudar em relação uns aos outros conforme os produtos químicos eram extraídos, e depois voltou para uma configuração mais paralela. Isso também mudou a molhabilidade das asas e as características antimicrobianas.

p As asas das cigarras M. cassinni apresentam nanopilares mais curtos e maior proporção de compostos hidrofóbicos em sua superfície. Sua orientação de configuração nanopilar não mudou como resultado da extração de seus produtos químicos de superfície.

p Embora preliminar, as novas descobertas oferecem uma visão sobre a interação da estrutura e da química na determinação da função, Alleyne disse. Ao dissecar essas características, os pesquisadores esperam um dia projetar estruturas artificiais com algumas das mesmas características de superfície. Encontrar materiais que eliminam água e matam micróbios, por exemplo, seria útil em muitas aplicações, da agricultura à medicina, ela disse.