Este barquinho impresso em 3D é menor do que um fio de cabelo, mas representa muito mais que isso

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Banco microscópico. Créditos: Doherty et al., Soft Matter, 2020.

Por Carly Cassella
Publicado na ScienceAlert

Imagine um submarino microscópico, circulando dentro de seus vasos sanguíneos, entregando remédios ou talvez realizando uma cirurgia por conta própria.

Esse é o tipo de futuro que o físico teórico Richard Feynman costumava fantasiar, e ainda hoje, não exploramos esse potencial.

Para um vaso em uma escala tão pequena, o fluido em nossos vasos sanguíneos parece um melaço. Recriar um micronadador com poderes semelhantes aos dos espermatozoides ou bactérias – poderoso o suficiente para se mover em um fluido tão espesso – provou ser um grande desafio.

Até agora, os cientistas haviam construídos apenas micronadadores artificiais muito simples, principalmente na forma de hastes e esferas. Mas agora, alcançamos novos patamares com a tecnologia de microimpressão, e o barquinho Benchy é a prova disso.

Por que um barquinho? Esse modelo 3D disponível publicamente é um padrão comumente usado, projetado para testar e calibrar impressoras 3D, levando-as ao seu limite com uma variedade de formas e ângulos.

Agora, pesquisadores da Universidade de Leiden, na Holanda, reduziram o Benchy para 30 micrômetros – o que significa que se a largura de um fio de cabelo fosse uma rodovia de três pistas, esse barco poderia navegar na pista interna.

Podemos não ter pequenos barcos navegando em nossa corrente sanguínea tão cedo, mas isso não vem ao caso. A obtenção dessa estrutura complexa demonstra que a polimerização de dois fótons, a técnica de microimpressão 3D usada no estudo, pode ser aproveitada para produzir formas bastante complexas.

Começando com uma esfera de polímero fotossensível, a equipe usou essa tecnologia para desenvolver micronadadores cada vez mais complexos, alguns dos quais podem ser vistos na imagem abaixo (a ‘nave estelar’ na figura b também parece bastante familiar).

“Um laser é apontado em foco dentro de uma gota que endurece localmente no ponto focal do laser”, disse Daniela Kraft, autora sênior do estudo ao Gizmodo. “Movendo o laser através da gota de forma controlada, podemos imprimir a forma do nadador que desejamos”.

Uma esfera pontiaguda, uma ‘nave estelar’, uma espiral, uma hélice, um trímero e o barquinho Benchy. Créditos: Doherty et al., Soft Matter, 2020.

O próprio Benchy tem muitos detalhes complexos, incluindo várias vigias (janela) e uma cabine aberta que é particularmente difícil de ser replicada por uma impressora 3D.

“Aqui, a verdadeira vantagem de usar uma microimpressora 3D pode ser vista”, os autores descrevem em seu estudo.

“Assim, torna-se muito simples construir detalhes complexos e anisotropia nas partículas, como esferas pontiagudas, barcos, naves espaciais ou formas mais convencionais como trímeros”.

A equipe afirma que seus resultados abriram a possibilidade de estudar como o movimento de certos micronadadores e sua interação com o ambiente muda com sua forma, permitindo-nos entender melhor os mecanismos de propulsão em estruturas biológicas.

O potencial da tecnologia é tão imenso que um dia poderia criar micronadadores com uma ampla gama de geometrias em quase qualquer formato desejado.

“Em última análise”, escreve a equipe, “[a tecnologia] permitirá um maior controle e design do comportamento de micronadadores sintéticos, úteis para aplicações em diagnósticos terapêuticos e administração de medicamentos”.

O estudo foi publicado na Soft Matter.