Pesquisadores da Escola de Engenharia Swanson da Universidade de Pittsburgh, EUA, desenvolveram, por meio de simulações computacionais, um sistema de materiais macios capaz de converter sinais químicos diretamente em movimento mecânico. O estudo foca nas manifestações de redes quimico-mecânicas em materiais sintéticos, explorando novas formas de movimento autônomo sem a necessidade de dispositivos eletrônicos complexos.

O pesquisador assistente Oleg E. Shklyaev, em colaboração com a professora do Departamento de Química e Engenharia de Petróleo, Anna C. Balazs, publicou os resultados na revista PNAS Nexus. O sistema de materiais macios projetado imita os mecanismos de movimento dos organismos mais simples, utilizando uma rede quimico-mecânica formada por microesferas revestidas com enzimas, permitindo a conversão de ondas químicas em movimento mecânico. Balazs comentou: “Qual é o sistema mais simples em materiais sintéticos capaz de reproduzir esse tipo de comportamento?”

O núcleo do sistema consiste em uma matriz de microesferas revestidas com enzimas conectadas por elementos flexíveis. Quando reações químicas ocorrem na superfície das esferas, as ondas de variação de concentração geradas provocam o movimento do fluido, resultando na deformação da rede. Shklyaev explicou: “É semelhante a um milípede ou a uma planária, onde ondas de contração percorrem o corpo, impulsionando-o para frente.” Os pesquisadores conseguiram controlar as características de propagação das ondas ajustando a geometria da rede quimico-mecânica.

A particularidade dessa rede quimico-mecânica é sua capacidade de movimento auto-sustentado. Balazs explicou: “O sistema pode ‘indicar’ regiões específicas para se mover. Trata-se de um sistema nervoso autônomo simplificado — um mecanismo guiado quimicamente.” Comparado a materiais tradicionais de resposta a estímulos, este sistema baseado em rede quimico-mecânica é capaz de gerar comportamentos dinâmicos mais amplos.

O estudo oferece novas perspectivas para o desenvolvimento de robôs macios. Shklyaev destacou: “Este sistema simples não requer cérebro ou sinais elétricos. Uma vez iniciada a reação química, ele gera fluxo, move a estrutura e opera de forma completamente independente.” O conceito de rede quimico-mecânica tem potencial para aplicação em sistemas de robótica macia autônoma em ambientes fluidos.