A ciência finalmente nos deu o poder de lançar teias como o Homem-Aranha

Se você quando criança leu a um dos quadrinhos ou assistiu a algum dos filmes do Homem-Aranha com certeza já imitou o gesto de "lançar teia" do pulso ou se imaginando balançando em uma, assim como o herói nas ruas da sua cidade. Pesquisadores da Universidade Tufts, em Massachusetts, levaram essas cenas imaginárias a sério e criaram a primeira tecnologia de "lançamento de teia".

No estudo Fibras adesivas dinâmicas para captura remota de objetos, em tradução livre, os cientistas desenvolveram um material fluido que, quando ejetado — nesse caso eles utilizaram uma agulha —, imediatamente se solidifica como uma corda, podendo levantar objetos.

Esse material fluido é composto de fibras pegajosas criadas no Silklab da Universade Tufts. As fibras vêm de casulos de bichos-da-seda, que os cientistas ferveram em solução química e resultaram em fibroína, proteína orgânica presente na seda. Com os aditivos certos, a solução de fibroína de seda se solidifica.

De acordo com Marco Lo Presti, professor assistente de pesquisa na Tufts, o avanço surgiu puramente por acidente. "Eu estava trabalhando em um projeto para fazer adesivos extremamente fortes usando fibroína de seda e, enquanto limpava meus objetos de vidro com acetona, notei um material semelhante a uma teia se formando no fundo do vidro", afirmou, em comunicado.

Soluções de fibroína de seda podem formar lentamente um hidrogel semissólido ao longo de um período de horas quando expostas a solventes orgânicos como etanol ou acetona, mas a presença de dopamina, que é usada na fabricação dos adesivos, permitiu que o processo de solidificação ocorresse quase imediatamente.

O próximo passo foi fiar as fibras. Os pesquisadores adicionaram dopamina à solução de fibroína de seda, que acelera a transição do líquido para o sólido. Quando disparado por uma agulha coaxial, um fino fluxo da solução de seda é cercado por uma camada de acetona que desencadeia a solidificação. A acetona evapora no ar, deixando uma fibra capaz de prender qualquer objeto com que entre em contato.
Os pesquisadores também aprimoraram a solução de fibroína de seda-dopamina com quitosana, um derivado de exoesqueletos de insetos, que deu às fibras até 200 vezes mais resistência à tração, e Tampão Borato, que aumentou a adesividade em cerca de 18 vezes.

As fibras puderam levantar objetos com mais de 80 vezes o próprio peso sob várias condições. Os pesquisadores demonstraram isso pegando um casulo, um parafuso, um tubo de laboratório flutuando na água, um bisturi parcialmente enterrado na areia e um bloco de madeira a uma distância de cerca de 12 centímetros.

"Se você observar a natureza, verá que as aranhas não conseguem atirar suas teias. Elas geralmente fiam a seda para fora de suas glândulas, entram em contato físico com uma superfície e desenham as linhas para construir suas teias. Estamos demonstrando uma maneira de expelir uma fibra de um dispositivo, então aderir e pegar um objeto à distância. Em vez de apresentar este trabalho como um material bioinspirado, é realmente um material inspirado em super-heróis", afirmou Lo Presti.

Embora tenham feito progressos significativos com materiais à base de seda, os pesquisadores reconhecem que ainda precisam replicar a maestria das aranhas, que podem controlar a rigidez, a elasticidade e as propriedades adesivas dos fios que tecem.

"Como cientistas e engenheiros, navegamos na fronteira entre a imaginação e a prática. É aí que toda a mágica acontece”, disse Fiorenzo Omenetto, professor de engenharia na Tufts e diretor do Silklab. "Podemos ser inspirados pela natureza. Podemos ser inspirados por histórias em quadrinhos e ficção científica. Neste caso, queríamos fazer engenharia reversa em nosso material de seda para se comportar da maneira como a natureza o projetou originalmente, e os escritores de histórias em quadrinhos o imaginaram."

*Estagiária sob supervisão de Roberto Fonseca