Inspirada
pelo processo de fortalecimento dos músculos humanos, uma equipe de pesquisadores
da Universidade de Hokkaido, no Japão, desenvolveu uma forma de fabricar
materiais que se tornam mais resistentes à medida que são mecanicamente
estressados. Em outras palavras, esses materiais, em vez de se desgastarem, se
tornarão mais fortes com o uso e o passar do tempo.
Para isso, a equipe, chefiada pelo cientista Takahiro Matsuda,
utilizou um hidrogel de rede dupla, que é macio e resistente ao mesmo tempo, já
que possui dois tipos de redes poliméricas: uma macia e elástica e outra rígida
e quebradiça.
Quando
o hidrogel foi colocado em uma solução contendo monômeros (forma simples dos
polímeros) e exposto a uma força de tração, suas cadeias poliméricas rígidas se
romperam, atraindo os monômeros para as extremidades fragmentadas e formando
novos polímeros na região, o que podemos chamar de polimerização. O resultado
desse processo foi a recriação e o fortalecimento da rede rígida, enquanto a
rede macia, que não sofreu alteração ao ser esticada, continuou dando forma e
mantendo a estrutura do gel. Observe os passos I, II e II da figura abaixo:
Fonte:
Reprodução/Takahiro Matsuda (Science/AAAS)
Em comparação com a experiência japonesa, algo semelhante
acontece com os corpos dos atletas que praticam levantamento de peso. Com o
esforço exercido na malhação e a realização dos movimentos repetitivos, as
fibras musculares (rede rígida) se quebram, estimulando a formação de fibras
novas e mais fortes. Nesse caso, os monômeros dos músculos são os aminoácidos
contidos nas proteínas. É por esse motivo que os músculos dos atletas crescem e
se desenvolvem.
No estudo de Matsuda, é aplicado o mesmo princípio do efeito da
malhação sobre os músculos humanos: quanto mais o hidrogel é esticado, mais a
rede rígida se rompe e acumula novos polímeros. Isso faz o volume e a resistência
dessa rede aumentar. A equipe reportou que a força do hidrogel cresceu até 1,5
vez, enquanto sua rigidez aumentou 23 vezes, e o pesou subiu 86%.
O estudo de Matsuda foi publicado no site da Science.
Para ele e sua equipe, esse é o pontapé inicial para a criação de materiais
muito mais duradouros do que os que existem atualmente, sendo ativos e
adaptáveis. Uma boa aplicação seria na confecção de exoesqueletos flexíveis
usados por pacientes que sofreram lesões ósseas e/ou musculares. No entanto,
isso só será possível quando os cientistas criarem um mecanismo de suprimento
de monômeros autossuficiente.
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