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A imagem típica de um robô é aquela composta por motores e circuitos envoltos em metal. No entanto, o campo da robótica molecular, que está sendo liderado no Japão, está começando a mudar isso.
Assim como os organismos vivos complexos são formados, os robôs moleculares obtêm forma e funcionalidade de moléculas montadas. Esses robôs podem ter aplicações importantes, como serem usados para tratar e diagnosticar doenças in vivo.
O primeiro desafio na construção de um robô molecular é o mesmo da necessidade mais básica de qualquer organismo: o corpo, que mantém tudo unido. Mas a fabricação de estruturas complexas, especialmente no nível microscópico, provou ser um pesadelo para a engenharia, e existem atualmente muitas limitações sobre o que é possível.
Para resolver esse problema, uma equipe de pesquisa da Universidade de Tohoku desenvolveu um método simples para criar robôs moleculares a partir de corpos artificiais semelhantes a multicelulares, usando moléculas que podem se organizar na forma desejada.
A equipe, incluindo o professor associado Shin-ichiro Nomura e o pesquisador de pós-doutorado Richard Archer, do Departamento de Robótica da Escola de Pós-Graduação em Engenharia, relataram recentemente sua descoberta na publicação da American Chemical Society, Langmuir.
“Nosso trabalho demonstrou uma técnica simples de automontagem que utiliza fosfolipídios e surfactantes sintéticos revestidos em uma esponja de silicone hidrofóbica”, disse Archer.
Quando Nomura e seus colegas introduziram água na esponja revestida com lipídios, as forças hidrofílicas e hidrofóbicas permitiram que os lipídios e surfactantes se reunissem, permitindo assim que a água penetrasse. A esponja foi então colocada em óleo, formando espontaneamente gotículas aquosas estabilizadas do tamanho de um mícron medida que a água foi expelida do suporte sólido. Quando pipetadas na superfície da água, essas gotículas rapidamente se agrupam em estruturas macroscópicas planares maiores, como tijolos se juntando para formar uma parede.
“Nossa técnica desenvolvida pode facilmente construir estruturas de tamanho centimétrico a partir da montagem de compartimentos do tamanho de um mícron e é capaz de ser feita com mais de um tipo de gota”, acrescenta Archer. “Usando diferentes esponjas com água contendo diferentes solutos e formando diferentes tipos de gotículas, as gotículas podem se combinar para formar estruturas heterogêneas. Essa abordagem modular de montagem libera possibilidades quase infinitas.”
A equipe também pode transformar esses corpos em dispositivos controláveis com movimento induzido. Para fazer isso, eles introduziram nanopartículas magnéticas nas paredes hidrofóbicas da estrutura de vários compartimentos. Archer diz que essa abordagem de vários compartimentos para o design do robô permitirá designs modulares flexíveis com várias funcionalidades e poderá redefinir o que imaginamos que os robôs sejam. “O trabalho futuro aqui nos aproximará de uma nova geração de robôs que são montados por moléculas em vez de forjados em aço e usam produtos químicos funcionais em vez de chips e motores de silício”.
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