p Inspirado por movimentos da natureza em microescala, um grupo de pesquisadores do Instituto Indiano de Tecnologia de Madras e do Instituto de Ciências Matemáticas, em Chennai, Índia, desenvolveu um novo design para o transporte de partículas coloidais, minúsculas cargas suspensas em substâncias como fluidos ou géis, mais rapidamente do que é atualmente possível por difusão. p O atrito do fluido determina a inércia da microescala no fluido. Isso significa, por exemplo, as células sanguíneas que nadam dentro do sangue encontram aproximadamente a mesma quantidade de resistência que um ser humano experimentaria ao tentar nadar no melaço.

p Conforme o grupo relata em The Journal of Chemical Physics eles aplicaram e, em seguida, estenderam um modelo de filamentos ativos que inclui essas interações hidrodinâmicas de fricção, especificamente no que se refere à análise de velocidade e eficiência do transporte de partículas coloidais.

p Ao fazê-lo, os pesquisadores foram capazes de projetar um motor de transporte ativo realizável, avançando significativamente no estado da arte para estudar o papel crucial da conservação do momento em sistemas ativos.

p "Os microrganismos desenvolveram organelas especializadas, como cílios e flagelos, para superar os desafios de, nas palavras do Prêmio Nobel [Edward] Purcell, 'vida em um número de Reynolds baixo, '"disse Raj Kumar Manna, um estudante de graduação no Departamento de Física do Instituto Indiano de Tecnologia de Madras. "Experimentos recentes demonstraram que o 'espancamento' do tipo flagelo pode ser alcançado in vitro, provando que é possível obter um movimento de 'batida' periódico sem uma regulação biológica complexa. "

p Combinando este conceito de regulação biologicamente independente com "síntese bem-sucedida de autopropulsão, partículas inorgânicas, "ele também disse, permitiu-lhes criar um sistema de transporte microscópico completamente artificial.

p O grupo inicialmente começou a estudar projetos de tais sistemas de transporte por meio de simulação de computador para encontrar projetos para sua "síntese final" dentro do laboratório.

p De acordo com Manna, a maioria dos conceitos envolvidos em seu trabalho tem mais de um século, datando de meados de 1800 com o trabalho do matemático George Stokes nas equações homônimas para fluxo viscoso lento. A física Marian Smoluchowski então usou esse trabalho no início de 1900 para calcular o atrito, ou a chamada "interação hidrodinâmica, "entre partículas esféricas que se movem em um fluido viscoso." Aplicamos essas técnicas à nova situação de nadar dentro de um fluido viscoso, disse Maná.

p Com essas técnicas, eles mostraram que é possível transportar cargas coloidais por meio de filamentos ativos sintéticos. "Fornecemos um projeto para um motor de motilidade totalmente biocompatível que pode ser utilizado em uma ampla variedade de usos, "Disse Manna. E tal variedade é oferecida por um achado surpreendente.

p "Velocidade e eficiência não estão relacionadas dentro desses sistemas, "disse Maná." Como analogia, considere a energia gasta por um velocista de 100 metros e um corredor de maratona. Para um determinado orçamento de energia, pode ser gasto em uma breve explosão para atingir alta velocidade, ou mais lentamente para alcançar longas distâncias. Isso requer diferentes considerações de design, portanto, nosso trabalho fornece uma maneira de alternar o comportamento de nosso nadador sintético entre esses dois modos. "

p O trabalho tem implicações potenciais para procedimentos como administração de drogas direcionada e inseminação. De forma geral, o trabalho é relevante para intervenções terapêuticas onde a motilidade deficiente em fisiologia é um problema.

p "É difícil prever o tempo para que um projeto de computador seja realizado experimentalmente, e ir além dos ensaios clínicos para uso médico. Mas, se o desenvolvimento anterior nesta área servir de guia, esperamos que algumas dessas tecnologias se tornem viáveis ​​dentro de uma década ou mais, "Disse Manna.

p Quanto ao que vem por aí para o grupo, Manna disse, "Gostaríamos de incluir graus crescentes de realismo em nossa análise para obter um ambiente mais parecido com sangue, olhe para geometrias que são mais como capilares ramificados, explorar projetos para maior eficiência energética, e também colaborar mais estreitamente com experimentalistas. "