As estratégias de sobrevivência empregadas por uma das espécies de formigas mais agressivas, territoriais e venenosas podem abrir caminho para revolucionar a robótica, a medicina e a engenharia.

As formigas de fogo sobrevivem às inundações interligando temporariamente as suas pernas para criar uma estrutura semelhante a uma jangada, permitindo-lhes flutuar colectivamente para a segurança como uma colónia unificada e depois libertarem-se para retomarem as suas formas individuais.

Inspirando-se neste processo natural, pesquisadores da Texas A&M University descobriram um método que permite que materiais sintéticos imitem a montagem, reconfiguração e desmontagem autônoma das formigas em resposta a mudanças ambientais como calor, luz ou solventes.

Os pesquisadores utilizaram fitas de polímero que mudam de forma e podem se automontar, alterar seu volume e desmontar conforme necessário, usando hidrogéis responsivos, elastômeros de cristal líquido ou polímeros semicristalinos que podem dobrar ou torcer. Suas descobertas foram publicadas em Nature Materials .

Quando estudante de graduação, o Dr. Taylor Ware, agora professor associado nos departamentos de engenharia biomédica e ciência e engenharia de materiais da Texas A&M, ficou cativado por um artigo sobre formigas. Já interessado em materiais e investigação, o seu sentimento de admiração foi despertado quando Ware descobriu que as formigas de fogo empregam estratégias de sobrevivência engenhosas durante as cheias.

"Tendemos a nos concentrar em imitar as coisas realmente maravilhosas da natureza - como as asas de borboleta. Mas talvez também valha a pena imitar algumas das coisas que não achamos tão interessantes na natureza, que ainda são maravilhosamente úteis, como o comportamento do fogo formigas", disse ele. "É bom imitar coisas que são realmente impressionantes, mesmo que não sejam tão queridas. Você pode aprender muito com criaturas como essas."

Este método permite criar e manipular estruturas em ambientes desafiadores, como o corpo humano, sem procedimentos invasivos. Ao usar hidrogéis responsivos, elastômeros de cristal líquido ou fitas de polímero semicristalino que dobram e torcem, um biomaterial sólido pode ser desmontado em uma forma que se move como um líquido para injeção e depois remontado quando estiver no lugar.

"Já temos materiais que podem mudar de forma, mas pensamos que seria muito legal se muitas partículas individuais de materiais pudessem trabalhar juntas para formar estruturas como as formigas fazem", disse Ware.

“Você pode ver em documentários sobre a natureza que as formigas formam pontes, jangadas e outras coisas, mas o que também é importante é que elas podem se soltar e voltar a ser formigas. A mudança reversível de forma dos polímeros responsivos permite um comportamento semelhante em sistemas puramente sintéticos. "

O autor principal do artigo é o Dr. Mustafa Abdelrahman, um ex-aluno de doutorado de Ware que agora é pós-doutorado na Universidade de Harvard. Outros colaboradores incluem pesquisadores do grupo do Dr. Akhilesh Gaharwar no departamento de engenharia biomédica da Texas A&M, Dr. Carmel Majidi da Carnegie Mellon University e Dr.

Futuros projetos de pesquisa aplicada incluem o uso de biomateriais injetáveis ​​para ajudar a curar tecidos. Ainda assim, fundamentalmente, Ware disse que a equipe está interessada em imitar comportamentos observados em outros enxames de animais e entender o que acontece se as partículas puderem nadar antes ou durante seu emaranhamento.

Mais informações: Mustafa K. Abdelrahman et al, Montagem de materiais a partir da ação coletiva de polímeros que mudam de forma, Nature Materials (2024). DOI:10.1038/s41563-023-01761-4. www.nature.com/articles/s41563-023-01761-4
Informações do diário: Materiais Naturais

Fornecido pela Faculdade de Engenharia da Universidade Texas A&M