Cientistas criam músculo artificial 85 vezes mais forte do que humano

Um "músculo artificial", feito de nanotubos de carbono revestidos com cera, 85 vezes mais forte que um músculo humano, é a última novidade no ramo da nanotecnologia que está sendo apresentada nesta sexta-feira na revista Science.

O material, com capacidade para erguer até 100 mil vezes o seu próprio peso, foi desenvolvido na Universidade do Texas em Dallas (EUA), em parceria com pesquisadores brasileiros, australianos, canadenses, chineses e sul-coreanos.

Apesar do nome, a invenção não se parece com um bíceps humano. O termo "músculo artificial" refere-se à capacidade do material de mudar de forma quando estimulado e produzir força por meio da contração de filamentos — semelhante ao que ocorre num músculo humano, quando as fibras do bíceps se contraem para mover o braço, estimuladas pelos nervos.

O material desenvolvido em Dallas é essencialmente uma fibra retorcida de nanotubos de carbono revestidos com parafina. As inovações estão na estrutura helicoidal da fibra, que lhe permite aplicar forças a um objeto quando contraída, e no fato de que essa contração pode ser induzida por um estímulo térmico, produzido por uma corrente elétrica ou luminosa.

Vídeos demonstrativos, divulgados na Science (http://video.sciencemag.org/News), mostram o "músculo" sendo contraído para erguer objetos, movimentar hélices e até para acionar uma pequena catapulta. Imagine algo como um fio de lã (só que muito mais fino e forte) pendurado ao teto com um peso na ponta.

Quando o fio é aquecido por uma lâmpada incandescente ou uma corrente elétrica, o calor instantaneamente estimula o fio a se torcer e diminuir de comprimento, levantando o peso. Assim que a luz ou a eletricidade é desligada, o fio "relaxa". O processo pode ser repetido milhões de vezes sem sofrer danos.

— Combinamos as propriedades térmicas da cera com as propriedades mecânicas dos nanotubos de carbono — explica o engenheiro brasileiro Márcio Dias Lima, que faz pós-doutorado no Instituto de Nanotecnologia da universidade texana e é um dos autores principais do trabalho.

Propriedades

A vantagem dos nanotubos é que eles são extremamente leves, fortes e resistentes _ proporcionalmente, cem vezes mais fortes que o aço. A da cera é a sua capacidade de expansão térmica — o movimento do "músculo" ocorre porque a cera se expande quando aquecida e retorna ao seu formato original quando resfriada, causando contração e relaxamento da fibra.

Modelos anteriores de músculos artificiais precisavam estar imersos em algum tipo de solução eletroquímica para serem estimulados, o que limitava seriamente seu leque de aplicabilidade.

— A gente até brincava que os robôs do futuro teriam de beber para conseguir andar — diz o pesquisador Douglas Galvão, do Departamento de Física Aplicada da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), um dos responsáveis pelo trabalho de modelagem da pesquisa, em parceria com seu aluno Leonardo Machado e o professor Alexandre Fonseca, da Universidade Estadual Paulista (Unesp) em Bauru — a brasileira Mônica de Andrade também assina o trabalho pelo Instituto de Nanotecnologia da Universidade do Texas.

O material ainda pode ser melhorado, mas já é comercialmente viável e funcional para aplicações em pequena escala, que não necessitam de grandes quantidades de fibra, já que um dos principais desafios do setor ainda é produzir nanotubos de carbono em escala industrial.

As aplicações

A lista de possíveis aplicações tecnológicas permeia áreas como a biomedicina, a robótica, os setores têxtil, energético, automotivo e aeroespacial. As fibras, por exemplo, poderiam ser substitutos leves e resistentes para uma série de sistemas mecânicos, rígidos e pesados, usados como "atuadores" em veículos, aeronaves e robôs. Ou como base para tecidos e membranas inteligentes, capazes de se adaptar automaticamente a mudanças nas condições do ambiente. Há muito interesse também em aplicações militares, tanto que os dois principais financiadores da pesquisa foram a força aérea e a marinha dos Estados Unidos.

Outra possibilidade tentadora, inspirada no nome do produto, seria desenvolver enxertos capazes de recuperar — ou até substituir — músculos humanos de verdade, para aplicações ortopédicas em vítimas de trauma ou doença. Lima, porém, diz que isso não é possível por enquanto.

— O problema é que você precisa aquecer a fibra a temperaturas acima do tolerável pelo organismo. Para uso em próteses robóticas, porém, é algo totalmente viável — afirma.

O próximo desafio da equipe é justamente desenvolver uma fibra que não precise ser aquecida para funcionar — estimulada por vias químicas, por exemplo — e com uma resistência mecânica ainda maior.