p Vidro inteligente, lentes de transição e anéis de humor não são as únicas coisas feitas de cristais líquidos; muco, o limo da lesma e as membranas celulares também os contêm. Agora, uma equipe de pesquisadores está tentando entender melhor como os cristais líquidos, combinado com bactérias, formar materiais vivos e como os dois interagem para se organizar e se mover. p "Uma das ideias que tivemos foram materiais que vivem, "disse Igor S. Aronson, titular da Cátedra Huck e Professor de Engenharia Biomédica, Química e Matemática. Viver importa, a matéria ativa pode ser autocurativa e mudar de forma e converterá energia em movimento mecânico. "

p O material vivo que Aronson está explorando usando modelos e experimentos computacionais preditivos é composto por uma bactéria - Bacillus subtilis - que pode se mover rapidamente usando seus flagelos longos e um cristal líquido nemático - cromoglicato dissódico. Os cristais líquidos, como materiais, ficam em algum lugar entre um líquido e um sólido. Nesse caso, as moléculas no cromoglicato dissódico se alinham em longas filas paralelas, mas não estão fixos no lugar. Capaz de se mover, eles permanecem orientados em apenas uma direção, a menos que sejam perturbados.

p De acordo com Aronson, esse tipo de cristal líquido se assemelha a um campo de arado reto com as cristas das moléculas e os sulcos nas áreas intermediárias.

p Anteriormente, os pesquisadores descobriram que essas bactérias minúsculas em um material de cristal líquido podem empurrar carga - partículas minúsculas - através dos canais em um cristal líquido e se mover a quatro vezes o comprimento de seu corpo quando em pequenas concentrações, mas conservadoramente, 20 vezes o comprimento do corpo quando em grande número.

p "Uma propriedade emergente da combinação de um cristal líquido e bactérias é que a uma concentração bacteriana de cerca de 0,1 por cento em volume, começamos a ver uma resposta coletiva das bactérias, "disse Aronson.

p Este tipo de material vivo não é simplesmente uma combinação de dois componentes, mas as duas partes criam algo com ótica incomum, propriedades físicas ou elétricas. Contudo, não há conexão direta entre as bactérias e o líquido. Os modelos de computador dos pesquisadores mostraram um comportamento coletivo em seu sistema semelhante ao observado em combinações reais de cristal líquido / bactérias.

p Os modelos computacionais preditivos para este sistema de bactérias de cristal líquido mostram uma mudança de canais paralelos retos quando existe apenas uma pequena população de bactérias, para um mais complexo, organizado, configuração ativa quando as populações de bactérias são maiores. Embora os padrões estejam sempre mudando, eles tendem a formar defeitos de ponteiro - formas de seta - que servem como armadilhas e concentram bactérias em uma área, e defeitos triangulares que direcionam as bactérias para longe da área. O aumento da concentração bacteriana aumenta a velocidade das bactérias e as configurações em áreas com maior população de bactérias mudam mais rapidamente do que em áreas com menos bactérias. Aronson e sua equipe analisaram os materiais vivos reais de cristal líquido de uma forma ligeiramente diferente do que no passado. Eles queriam que o filme fino de cristal líquido fosse independente, não tocar em nenhuma superfície, então eles usaram um dispositivo que criou o filme - de uma forma semelhante àquela usada para criar grandes bolhas de sabão - e o suspendeu longe do contato com a superfície. Essa abordagem mostrou padrões de defeitos na estrutura do material.

p Experimentos com filmes finos de cristais líquidos e bactérias produziram os mesmos resultados que os modelos computacionais, de acordo com os pesquisadores.

p Outro efeito que os pesquisadores descobriram foi que, quando o oxigênio foi removido do sistema, a ação do material vivo parou. Bacillus subtilis é geralmente encontrado em locais com oxigênio, mas pode sobreviver em ambientes sem oxigênio. As bactérias no material vivo não morreram, eles simplesmente pararam de se mover até que o oxigênio estivesse novamente presente.

p Os pesquisadores relataram em Revisão Física X que suas "descobertas sugerem novas abordagens para captura e transporte de bactérias e nadadores sintéticos em líquidos anisotrópicos e estendem um escopo de ferramentas para controlar e manipular objetos microscópicos na matéria ativa." Como algumas substâncias biológicas, como muco e membranas celulares, às vezes são cristais líquidos, esta pesquisa pode produzir conhecimento de como essas substâncias biológicas interagem com bactérias e pode fornecer informações sobre doenças devido à penetração de bactérias no muco.