Robô usa células musculares e luz para nadar
Imagine um robô que utiliza células musculares vivas que se contraem quando recebem luz. Para nadar, ele não precisa de motores, engrenagens ou baterias convencionais. Parece ficção científica, mas é exatamente o que pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, conseguiram desenvolver.
O dispositivo, apresentado em um estudo publicado em 28 de setembro na revista Advanced Functional Materials, é extremamente fino e consegue se movimentar pela água e mudar de direção com a ajuda de estímulos luminosos. A novidade pode abrir caminho para uma nova geração de robôs capazes de explorar ambientes delicados sem causar danos.
O pequeno nadador possui uma estrutura flexível de gel, com comprimento e largura semelhantes aos de um chiclete em formato de tira. A estrutura divide o corpo do robô em duas nadadeiras. Nesse sentido, camadas de células musculares vivas, muito mais finas que um fio de cabelo humano, revestem essas nadadeiras. Além disso, esse formato garante maior flexibilidade ao dispositivo.
Essas células foram geneticamente modificadas para se contrair quando expostas à luz. Assim, ao iluminar uma das nadadeiras, os pesquisadores conseguem fazê-la se movimentar e impulsionar o robô pela água. Quando as duas recebem luz, ambas se agitam. A velocidade e a direção podem ser ajustadas conforme a frequência e a posição dos estímulos luminosos.
Durante os testes, o robô conseguiu nadar e desviar de obstáculos em um pequeno labirinto subaquático. Em sua velocidade máxima, percorreu uma distância equivalente a aproximadamente quatro vezes o comprimento do próprio corpo por minuto. Para efeito de comparação, um nadador olímpico pode percorrer até 65 vezes o comprimento do corpo no mesmo intervalo de tempo. Apesar da diferença, o desempenho do robô é comparável ao ritmo de um tubarão-vaca nadando tranquilamente pelo oceano.
“É preciso muita força para se mover na água em comparação com o ar”, explicou Ritu Raman, professora de engenharia mecânica do MIT e uma das autoras do estudo, em comunicado. “O robô é bastante forte, considerando seu tamanho.”
Como os cientistas desenvolveram o robô?
A criação representa a primeira demonstração de um robô bidimensional extremamente fino capaz de se deslocar utilizando tecido muscular vivo. Até então, a maioria dos chamados robôs bio-híbridos — que combinam componentes biológicos e artificiais — dependia de estruturas musculares tridimensionais relativamente grandes, cultivadas em laboratório e produzidas com milhões de células.
Para desenvolver uma alternativa mais fina, os pesquisadores partiram de um experimento anterior, no qual haviam criado um disco muscular artificial inspirado na íris do olho humano. Na ocasião, as células musculares foram cultivadas sobre um disco de gel com pequenos sulcos. Quando iluminadas, elas se contraíam em diferentes direções, produzindo movimentos semelhantes aos da íris durante a dilatação e a contração da pupila.
O problema era que esses movimentos alcançavam apenas cerca de 100 micrômetros, uma distância muito pequena para impulsionar um robô pela água. A equipe decidiu, então, investigar como aumentar a força produzida pelas células musculares. Para isso, testou diferentes composições de gel, níveis de rigidez e formatos de sulcos utilizados para orientar o crescimento do tecido.
