p Pesquisadores da Escola de Engenharia da Tufts University desenvolveram uma nova técnica de bioinspiração que transforma a proteína da seda em materiais complexos que são facilmente programáveis ​​no nano-, micro e macroescalas, além de ultraleves e robustas. Entre as várias estruturas geradas estava uma teia de nanofibras de seda capaz de suportar uma carga 4, 000 vezes o seu próprio peso. A pesquisa é publicada online em Nature Nanotechnology em 27 de fevereiro. p As proteínas estruturais são os blocos de construção da natureza, formando materiais que fornecem rigidez, estrutura e função em sistemas biológicos. Um grande obstáculo para a fabricação de materiais sintéticos comparáveis ​​é a estrutura hierárquica dos materiais naturais, que confere propriedades únicas do nível molecular ao macro. Quando os cientistas tentam emular esta estrutura, eles freqüentemente acham que o controle em uma escala atrapalha o controle em outras escalas.

p Os pesquisadores da Tufts combinaram a característica de auto-montagem de baixo para cima de materiais naturais com montagem de cima para baixo para controlar simultaneamente a geometria em todas as escalas, restrições micro-mecânicas e dinâmica de remoção de solvente - todas as quais determinam as propriedades do biomaterial.

p "Geramos controláveis, materiais em escala múltipla que podem ser facilmente projetados com agentes dopantes. Embora a seda seja o nosso foco principal, acreditamos que esta abordagem é aplicável a outros biomateriais e compósitos e hidrogéis sintéticos, "disse o autor correspondente Fiorenzo Omenetto, Ph.D., Frank C. Doble Professor do Departamento de Engenharia Biomédica. Omenetto também tem um cargo no Departamento de Engenharia Elétrica e de Computadores e no Departamento de Física da Escola de Artes e Ciências.

p Com a nova técnica, moldes de silicone em escala centimétrica foram padronizados com características de microescala não mais grossas do que um cabelo humano. Um gel aquoso de proteína de fibroína derivado de casulos de bicho-da-seda foi injetado nos moldes e então mecanicamente estressado pela contração do gel na presença de água e etanol e / ou deformação física de todo o molde. À medida que o sistema secava, a estrutura da proteína da seda naturalmente se transformou em um cristal de folha beta mais robusto. A forma final do material e as propriedades mecânicas foram projetadas com precisão, controlando o padrão de molde em microescala, contração do gel, deformação do molde e desidratação da seda.

p “O resultado final do nosso processo é uma arquitetura estável de nanofibras alinhadas, semelhante à seda natural, mas nos oferecendo a oportunidade de projetar funcionalidade no material, "disse o primeiro autor Peter Tseng, Ph.D., bolsista de pós-doutorado em Omenetto's Silk Lab na Tufts 'School of Engineering.

p Em alguns dos experimentos, os pesquisadores da Tufts doparam o gel de seda com nanopartículas de ouro, que foram capazes de transportar calor quando expostas à luz.

p Tseng observou que as teias tecidas por aranhas são estruturalmente densas, em vez de porosas. "Em contraste, nossa estrutura da web é aerada, poroso e ultraleve, embora também seja robusto ao toque humano, que pode habilitar aplicativos do dia-a-dia no futuro, "disse ele. Uma teia de 2 a 3 cm de diâmetro pesando aproximadamente 2,5 mg foi capaz de suportar um peso de 11 gramas.