Dentro de nossas células, e aquelas das formas de vida mais conhecidas, existe uma variedade de compostos complexos conhecidos como "motores moleculares". Essas máquinas biológicas são essenciais para vários tipos de movimento nos sistemas vivos, desde o rearranjo microscópico ou transporte de proteínas dentro de uma única célula até a contração macroscópica dos tecidos musculares. Na encruzilhada entre a robótica e a nanotecnologia, uma meta muito procurada é encontrar maneiras de alavancar a ação desses minúsculos motores moleculares para realizar tarefas mais consideráveis de maneira controlável. Contudo, alcançar esse objetivo certamente será um desafio.
"Até aqui, embora os pesquisadores tenham encontrado maneiras de aumentar a ação coletiva das redes motoras moleculares para mostrar a contração macroscópica, ainda é difícil integrar essas redes de forma eficiente em máquinas reais e gerar forças grandes o suficiente para acionar componentes em macroescala, "explica o professor associado Yuichi Hiratsuka do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão, Japão.
Felizmente, Dr. Hiratsuka, em colaboração com o professor associado Takahiro Nitta da Universidade Gifu e o professor Keisuke Morishima da Universidade de Osaka, ambos no Japão, recentemente fizeram um progresso notável na busca de unir o micro com o macro. Em seu último estudo publicado em Materiais da Natureza , esta equipe de pesquisa relatou o projeto de um novo tipo de atuador acionado por dois motores biomoleculares geneticamente modificados. Um dos aspectos mais atraentes de sua abordagem de inspiração biológica é que o atuador se auto-monta a partir das proteínas básicas por simples irradiação de luz. Em questão de segundos depois que a luz atinge uma determinada área, as proteínas motoras circundantes se fundem com proteínas semelhantes a trilhos, chamadas microtúbulos, e se organizam em uma estrutura macroscópica hierárquica que se assemelha às fibras musculares.
Após a formação em torno da zona alvo (iluminada), este "músculo artificial" imediatamente se contrai, e a força coletiva das proteínas motoras individuais é amplificada de uma escala molecular para uma milimetrada. Como os cientistas mostraram experimentalmente, sua abordagem pode ser ideal para aplicações de robótica de pequena escala, como pinças microscópicas atuantes para manusear amostras biológicas (Figura 1). Outras aplicações em escala milimétrica também demonstradas incluem a união de componentes separados, como rodas dentadas em miniatura, e alimentar braços robóticos minimalistas para fazer um microrrobô rastejante semelhante a um inseto.
O que também é muito notável sobre essa técnica é que ela é compatível com as técnicas de impressão 3D existentes que usam luz, como estereolitografia. Em outras palavras, microrrobôs com músculos artificiais integrados podem ser impressos em 3D, permitindo sua produção em massa e, portanto, aumentando sua aplicabilidade para resolver vários problemas. "No futuro, nosso atuador para impressão pode se tornar a tão necessária 'tinta do atuador' para a impressão 3D perfeita de robôs inteiros. Acreditamos que essa tinta à base de biomolécula pode avançar na fronteira da robótica, permitindo a impressão de componentes ósseos e musculares complexos necessários para que os robôs se assemelhem ainda mais a criaturas vivas, "diz o Dr. Hiratsuka.
Uma melhoria potencial para a técnica atual seria encontrar maneiras de descontrair com eficiência os músculos artificiais (reversibilidade). Alternativamente, a estratégia atual também pode ser alterada de modo a produzir comportamento oscilatório espontâneo em vez de contração, como é observado nos cílios móveis de micróbios ou nos músculos de vôo dos insetos.
Em todo o caso, este estudo mostra de forma eficaz como imitar as estratégias que a natureza criou muitas vezes é uma receita para o sucesso, como muitos cientistas no campo da robótica já descobriram.
