Pesquisadores da Universidade de Tel Aviv descobriram, pela primeira vez, uma série de propriedades físicas existentes em redes de microfibras poliméricas, entre elas a "memória de forma". Essas descobertas abrem as portas para uma gama de aplicações tecnológicas e biológicas, da engenharia de tecidos à robótica.
O estudo foi liderado pelo Dr. Amit Sitt e pelo estudante de doutorado Shiran Ziv Sharabani da Escola de Química Raymond e Beverly Sackler e do Centro Roman Abramovich de Nanociência e Nanotecnologia. Foi publicado em Materiais Funcionais Avançados .

Dr. Sitt explica que "no estudo, criamos redes de microfibra de polímero bidimensional que sofrem mudanças de forma induzidas pela temperatura. Descobrimos pela primeira vez que essas redes esparsas responsivas exibem propriedades de memória de forma - uma propriedade especialmente surpreendente que não estávamos esperando considerando sua escassez. As redes, compostas por fibras de polímeros sensíveis à temperatura, são controladas pelas propriedades físicas de cada fibra. Quando essas condições são modificadas, as redes tendem a demonstrar uma das duas vias de comportamento no resfriamento - em uma via, a as fibras permanecem retas e a rede mantém sua morfologia ordenada, e no outro caminho as fibras se dobram e a rede fica emaranhada como espaguete. morfologia ordenada. Este princípio, que é demonstrado em vários tipos de redes, oferece uma nova maneira de controlar alterações na forma dos materiais; e aparentemente mesmo pequenas mudanças na estrutura das fibras se traduzem em uma mudança dramática no comportamento microscópico das redes."

As redes bidimensionais que foram desenvolvidas e fabricadas no laboratório do Dr. Sitt são baseadas em um polímero chamado PNIPAAm, e são fabricadas em um processo conhecido como "Dry Spinning". Neste processo, as fibras são retiradas da solução polimérica líquida, no decorrer da qual endurecem e solidificam rapidamente, enquanto a rápida evaporação do solvente deixa o polímero como uma fibra fina. Este método permite a criação de fibras com espessura de um centésimo de fio de cabelo e sua disposição espacial de forma ordenada, semelhante à impressão tridimensional, mas em escalas muito menores.

Dr. Sitt acrescenta que "uma das principais maneiras pelas quais os sistemas biológicos formam movimentos e geram forças é pela exploração de redes hierárquicas ativas que consistem em microfilamentos finos, que podem mudar sua forma e tamanho de acordo com estímulos externos. Tais redes existem no nível de uma única célula e participam de uma série de processos celulares e físicos. Por exemplo, os músculos do corpo humano são baseados em redes de fibras de proteína, que se contraem e relaxam após estimulação neural. Embora usando um mecanismo significativamente diferente, nossos sistemas puramente sintéticos imitam esse comportamento, e agora podemos modificar sua resposta, abrindo caminho para projetar o comportamento de metamorfose do material com resolução em microescala."

Dr. Sitt e sua equipe explicaram seus resultados interessantes usando um modelo computacional simples. O estudante de doutorado Shiran Ziv Sharabani explica que seu "modelo teórico é baseado em uma compreensão básica de sistemas de molas, que são sistemas clássicos e familiares. Pudemos descrever as duas vias de comportamento que observamos em laboratório usando dois parâmetros do sistema de molas , e esse modelo nos ajudou a mostrar inequivocamente que as propriedades microscópicas de uma rede estão intimamente relacionadas a uma série de fatores geométricos, principalmente o diâmetro da fibra, mas também a densidade de toda a rede."

"Quanto às aplicações de redes de polímeros", acrescenta o Dr. Sitt, "pode-se voar para os reinos da ficção científica, mas no nível prático e em um futuro próximo, estamos planejando usar redes para fazer tecidos e tecidos tridimensionais estruturas que mudarão de forma no nível de resolução mícron, de uma maneira que será realmente programada na estrutura do próprio material. Ao mesmo tempo, estamos trabalhando no uso de redes de transformação de forma para desenvolver minúsculos músculos artificiais que ser capaz de mudar o foco de lentes gelatinosas, separar nano e micropartículas e manipular pequenas pinças para fazer uma biópsia de células individuais."

Ziv Sharabani conclui, dizendo que "usando os insights de nossa pesquisa, pode-se analisar e deduzir qual caixa de ferramentas é necessária para tais desenvolvimentos. O estudo, que durou mais de três anos, contou com a participação do Prof. Eli Flaxer do Afeka Engineering Academic College em Tel Aviv, estudantes, estudantes de pesquisa e um estudante do ensino médio. Não há dúvida de que o conhecimento que adquirimos no decorrer da pesquisa é inovador e tem um potencial tecnológico abundante." + Explorar mais

Montagem de partículas de vírus para formar modelos para o cultivo de polímeros com propriedades magnéticas