Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Delft, nos Países Baixos, criaram uma pinça robótica macia que se move sem bateria, motor, controles eletrônicos ou uma fonte externa de energia. O atuador usa o metabolismo de microalgas vivas para converter luz em curvatura mecânica, segundo um estudo publicado na Nature Communications.

O dispositivo é uma tira de dois centímetros de comprimento, feita de duas camadas de hidrogel unidas. Cada camada responde de maneira diferente às mudanças na acidez, ou pH. Microalgas crescem na superfície de uma das camadas, criando um biofilme depois que a tira é colocada, durante sete dias, em uma cultura da espécie de água doce Chlamydomonas reinhardtii.

Quando expostas à luz vermelha e azul, as algas realizam fotossíntese e consomem nitrato da solução nutritiva ao redor. Esses processos removem íons de hidrogênio próximos ao hidrogel, aumentando o pH local de cerca de 8 para até 11. A mudança faz com que grupos químicos da camada ativa se tornem carregados negativamente, absorvam água e inchem até mais de quatro vezes seu peso original. Como as duas camadas se expandem de maneira diferente, a tira se curva.

Quando a luz é desligada, a fotossíntese para. As algas então metabolizam açúcares armazenados e liberam dióxido de carbono, tornando o hidrogel novamente mais ácido. A camada ativa se contrai e a tira se curva na direção oposta, enquanto o pH da água ao redor muda apenas marginalmente.

Para demonstrar o conceito, os pesquisadores produziram uma flor artificial, uma pinça de quatro dedos e um gancho. Sob iluminação, a pinça se fechou ao redor de uma esfera metálica oca que pesava 18,4 miligramas. O gancho sustentou um anel de borracha de 52,5 miligramas e o liberou depois que a luz foi desligada.

O acionamento biológico é altamente eficiente em termos energéticos, mas lento. Uma resposta mensurável começa de 10 a 20 segundos após uma mudança na iluminação, mas uma curvatura completa de 300 graus pode levar até 18 horas. Por isso, os vídeos de demonstração da universidade usam velocidades de lapso de tempo entre 1.800 e 3.600 vezes mais rápidas que o tempo real.

Após 15 horas de iluminação, o atuador atingiu uma força máxima de 0,8 milinewton, aproximadamente equivalente ao peso de uma massa de 80 miligramas. No experimento, um suporte externo realizou o movimento ascendente necessário para levantar os objetos. O atuador também precisa permanecer em um ambiente líquido contendo nutrientes dissolvidos e secaria ao ar.

O sistema à base de algas permaneceu operacional por pelo menos 60 dias, mais tempo que alguns projetos bio-híbridos anteriores baseados em células musculares de animais ou bactérias. Os pesquisadores não usaram organismos geneticamente modificados. Eles sugerem que a tecnologia poderia eventualmente ser útil em aplicações que exigem movimentos lentos e forças baixas, incluindo elementos de sombreamento controlados pela luz, sistemas agrícolas e o manuseio de amostras delicadas debaixo d’água.

Fontes: t3n.