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As formulações adesivas com patente pendente desenvolvidas na Purdue University a partir de componentes de base biológica totalmente sustentáveis estabelecem ligações que ficam mais fortes quando debaixo d’água ou expostas a condições úmidas.
Gudrun Schmidt, professora associada do Departamento de Química de Purdue, e uma equipe de pesquisadores desenvolveram as formulações a partir de zeína, uma proteína encontrada no milho, e ácido tânico. Um artigo sobre a pesquisa da equipe foi publicado na revista revisada por pares Materiais e interfaces aplicados ACS.
As formulações adesivas poderiam ser desenvolvidas e utilizadas na restauração de recifes de coral e ter aplicações nas indústrias de construção, manufatura, biomédica, odontológica, alimentícia e cosmética.
Mais forte na água
Schmidt e seus colegas conduziram experimentos adesivos subaquáticos em suas formulações, usando diferentes superfícies e diferentes águas, incluindo água do mar, solução salina, água da torneira e água deionizada.
“Curiosamente, o tipo de água não influencia muito o desempenho, mas o tipo de substrato sim”, disse Schmidt. “Um resultado adicional inesperado foi o aumento da resistência da ligação ao longo do tempo quando exposto à água, contradizendo experimentos gerais de trabalho com colas tradicionais à base de petróleo. A adesão inicial debaixo d’água foi mais forte em comparação com a adesão de bancada, sugerindo que a água ajuda a fazer a cola aderir debaixo d’água. “
Pele protetora formada na superfície dos adesivos quando colocados debaixo d’água, o que impedia a entrada imediata de água no restante do material.
“Mas uma vez que a pele estivesse no lugar, ela poderia ser quebrada para induzir uma formação de ligação mais rápida”, disse Schmidt.
Os experimentos também indicaram ligação máxima em cerca de 30 graus Celsius, e outro aumento em temperaturas mais altas.
Schmidt disse que o processo de fabricação das formulações adesivas é curto.
“Podemos usar materiais vegetais baratos e de origem sustentável para produzir galões de cola em poucas horas”, disse Schmidt. “Os adesivos são muito simples de fazer em laboratório ou ao ar livre, em qualquer lugar do planeta”.
A demanda por formulações não tóxicas
Schmidt disse que outros pesquisadores estão formulando adesivos que imitam as colas usadas por mexilhões, cracas, ostras e vermes de castelos de areia para aderir ao fundo do mar e outras superfícies molhadas. Essas formulações de melhor desempenho, entretanto, são totalmente sintéticas.
“Sínteses longas com o uso de produtos químicos agressivos podem atrasar o seu desenvolvimento futuro”, disse Schmidt. “A não toxicidade, materiais de origem sustentável e impacto ambiental mínimo são cada vez mais procurados. Consequentemente, vários grupos se voltaram para o desenvolvimento de novos e para a reconstrução de sistemas adesivos antigos usando química bioinspirada ou de base biológica.”
O aumento da demanda por materiais não tóxicos levou à criação de adesivos para aplicações biomédicas. As colas resultantes têm propriedades semelhantes às dos tecidos moles. Schmidt disse que os adesivos de base biológica têm outras aplicações.
“Depois que o domínio in vivo e biomédico for deixado para trás, haverá um mundo inteiro de outras aplicações que requerem metais, plásticos, madeira e substratos inorgânicos que precisam de adesivos para funcionar na presença de água”, disse Schmidt. “As aplicações alimentícias, orais e cosméticas são menos restritivas no que diz respeito à pureza dos materiais de base. Polímeros de qualidade alimentar podem frequentemente ser usados para fazer adesivos úmidos. Também estamos trabalhando em aplicações odontológicas, tentando fazer ligações neste ambiente úmido e desafiador .”
Restauração de recifes de coral
Schmidt disse que outra aplicação particularmente intrigante para as formulações adesivas desenvolvidas pela Purdue, com patente pendente, é a restauração de recifes de coral.
“Existem vários esforços importantes, em todo o mundo, para plantar corais jovens para substituir as estruturas que já estão mortas”, disse Schmidt. “Um grande obstáculo a esses esforços é a falta de adesivos subaquáticos adequados que funcionem bem para esta aplicação.”
Schmidt e sua equipe de pesquisa estão trabalhando com a Coral Restoration Foundation, enviando diversas formulações para serem testadas.
“Recentemente visitamos Florida Keys para testar algumas formulações em baldes cheios de água do oceano”, disse Schmidt. “É ótimo ver nosso trabalho fora do laboratório de pesquisa e no mundo real e úmido.”
A Coral Restoration Foundation procura constantemente o método mais eficiente e eficaz de transplantar corais para locais de recife, disse Phanor H. Montoya-Maya, gestor do programa de restauração de corais da CRF.
“Ter alternativas diferentes significa que diferentes espécies e habitats podem ser eliminados com resultados positivos”, disse Montoya-Maya. “Colaborações científicas como essa nos permitem testar e ajustar métodos antes da restauração convencional. Os resultados preliminares de campo são muito encorajadores e continuaremos a fornecer feedback aos pesquisadores da Purdue para garantir que o produto final seja consistentemente bem-sucedido em vários objetivos de restauração.”
Schmidt divulgou as formulações adesivas ao Purdue Innovates Office of Technology Commercialization, que solicitou uma patente para proteger a propriedade intelectual.
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