Cristais líquidos - muito parecidos com os que formam essas palavras em monitores de computador - podem ser ajustados para combater bactérias ou destruir componentes eletrônicos comprometidos, reagindo a mudanças sutis em seu ambiente com minúsculos, doses medidas de líquidos ou sólidos.

Pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison desenvolveram filmes e gotículas de cristal líquido que podem conter uma ampla gama de "microcarga" até que sua liberação seja determinada pelo calor do corpo ou por um feixe de luz ou mesmo pela esteira de microorganismos nadadores.

O truque é explorar a forma como os cristais líquidos podem ser organizados, como o professor de engenharia química e biológica da UW – Madison, Nick Abbott, e membros de seu laboratório descrevem hoje no jornal Natureza .

"Em um líquido típico, como água, as moléculas estão todas confusas. Um cristal líquido também é um líquido, mas as moléculas se alinham. E eles se alinham em distâncias muito longas, enquanto 100, 000 comprimentos moleculares, "Abbott diz." O fato de que eles se alinham assim dá origem a propriedades mecânicas - o que chamamos de elasticidade. Estamos manipulando essa elasticidade. "

Em uma tela de cristal líquido, como uma tela de TV, a orientação do cristal líquido é alterada pela aplicação de um campo elétrico. Orientações diferentes mudam as cores e formas na tela. A inovação da Abbott tira proveito de filmes de cristal líquido de sensibilidade semelhante.

“Dentro do filme, colocamos gotículas minúsculas que contêm algum agente ativo. Eles têm cerca de um micrômetro de tamanho, uma pequena piscina de água, "ele diz." Você pode prender essas gotículas dentro do filme de cristal líquido, e em resposta aos estímulos, podemos ejetá-los. "

Os pesquisadores suspenderam pequenas doses de um composto antibacteriano em um filme de cristal líquido, enquanto as moléculas do cristal foram alinhadas ordenadamente em uma direção em relação à superfície do filme e, em seguida, submergiram o filme em água com algumas bactérias.

"As bactérias normalmente se movem com um flagelo, uma espécie de cauda que eles giram que os impulsiona através do fluido, "diz Abbott." O que fomos capazes de mostrar é que se as bactérias descerem para a superfície do filme, o movimento de seus flagelos transmite uma tensão de cisalhamento no filme. "

O estresse interrompe a orientação do cristal líquido. À medida que suas moléculas saem do alinhamento e se reorientam, eles permitem que bolhas de micro-carga deslizem para fora do filme e se misturem com a água. A mudança no alinhamento do cristal líquido também gera um sinal óptico, relatando a chegada da bactéria.

“A presença da bactéria libera o agente antibacteriano. Quando o agente mata a bactéria, as bactérias param de se mover, então a liberação para, "diz Abbott." Isso é o que é interessante. Não tenho conhecimento de outro material que tenha essa propriedade, esse tipo de controle interno inerente à sua estrutura. "

Outros métodos para a liberação de pequenas quantidades de medicamentos ou produtos químicos tendem a exigir o controle de componentes eletrônicos e peças móveis em válvulas minúsculas, ou eles liberam toda a sua carga em um único tiro ou quantidades imprecisas - ao contrário do cristal líquido, que pode repetir a entrega em quantidades precisas.

"Uma maneira comum de gerenciar a contaminação bacteriana é apenas lixiviar os agentes bacterianos em uma solução ou superfície, mas você os está lixiviando, estejam as bactérias lá ou não, "diz Abbott, cujo trabalho é apoiado pelo U.S. Army Research Office e pela National Science Foundation. "Este material pode ficar dormente por muito tempo, não liberando nada. É apenas na presença de um sinal de seu ambiente - como o movimento de bactérias vivas - que ele liberaria seu agente. "

Abbott - e o acadêmico de pós-doutorado Young-Ki Kim, recém-graduados Xiaoguang Wang e Emre Bukusoglu, e o aluno de graduação Pranati Mondkar - também mostrou que o calor da superfície de um dedo pode fazer com que o cristal líquido libere microcarga, e Abbott diz que os filmes ou gotículas podem ser dopados com moléculas que os tornam sensíveis à luz ou respondem a uma carga elétrica como uma tela LCD.

Há outro recurso útil que os filmes compartilham com telas de cristal líquido.

"Ele pode dizer quando a microcarga é liberada, Abbott diz, "porque também há um sinal óptico gerado quando o cristal líquido é reorientado. É auto-regulado e auto-relatado."

Os filmes podem usar esse sinal embutido para anunciar quantas vezes eles liberaram carga - ou quando eles acabaram.

Enquanto o Natureza estudo usou uma aplicação antibacteriana como demonstração, Abbott acredita que os cristais líquidos podem ser úteis em todos os tipos de aplicações - desde a distribuição de medicamentos para aliviar o estresse de um vaso sanguíneo contraído, para liberar fluidos corrosivos para autodestruir os circuitos de um computador comprometido.