Um novo estudo mostra como a inovação da impressão em 3D continua inabalável. Uma nova técnica torna possível "alimentar" objetos inanimados com matéria viva, tornando-os assim mais fortes e flexíveis. Uma equipe de pesquisadores da USC, Caltech e MIT descobriu uma maneira de infundir tinta de impressão em 3D com material vivo, tornando os produtos mais fortes, mais flexíveis e capazes de se auto-curar.

O artigo, cujo autor principal é Qiming Wang, da USC, foi publicado no dia 19 de janeiro na revista PNAS .

Inovação na impressão 3D com cloroplastos extraídos do espinafre

A inspiração dos pesquisadores veio em parte do Popeye the Sailor, "que pode fortalecer seus músculos comendo espinafres", diz Wang. "Agora, estamos usando a inovação científica para realizar nossa imaginação de infância", disse ele.

A equipe utilizou uma centrífuga para extrair cloroplastos de espinafre. Em seguida, eles misturaram os cloroplastos de espinafre com uma tinta polimérica de impressão em 3D recentemente inventada. Finalmente, eles utilizaram esta tinta para imprimir estruturas em 3D.

Ao aplicar luz aos objetos impressos em 3D, eles criaram uma forma de gerar glicose de origem vegetal. Essa glicose reage com o polímero para tornar o material mais forte.

Esta técnica assemelha-se à forma como as árvores aproveitam o poder da fotossíntese para produzir glicose que se transforma em celulose. A celulose fortalece então a estrutura celular da planta.

Basta adicionar luz e pressionar imprimir.

A aplicação de duas a quatro horas de luz permite que o material se autoforte. No final do processo, é seis vezes mais forte do que antes do processo. E este efeito de fortalecimento - induzido pelos cloroplastos vivos - também pode ser temporariamente suspenso, através do congelamento do material. O efeito é retomado quando a temperatura voltou a uma temperatura ambiente típica.

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"Tal 'comportamento suspensivo temporário' nunca foi demonstrado em materiais de engenharia existentes", disse Wang.

O processo também se assemelha à forma como as árvores se tornam mais fortes quando são colocadas sob pressão. Quando se pendura um peso num ramo de árvore, esse ramo torna-se muito mais forte do que os ramos vizinhos. Este nome deste processo é "mechanotransdução", e o mesmo fenómeno se aplica aqui.

A próxima inovação em impressão 3D: uma sola de sapatilha personalizável

O próximo passo da equipe é usar esta técnica para projetar uma sola de tênis personalizada com impressão 3D que molda o pé de uma pessoa, com um nível de rigidez personalizado.

Segundo os pesquisadores, a infusão de produtos com "material vivo" desta forma também lhes dá uma excelente qualidade de auto-reparação. Isto ocorre através da glicose produzida pela fotossíntese que cria o processo molecular conhecido como "reticulação". Esta capacidade de auto-reparação pode um dia também funcionar em hélices, zangões e muito mais.

"Este trabalho abre a porta para o design de materiais híbridos de vida sintética", escrevem os autores, "para aplicações como compósitos inteligentes, estruturas leves e robótica suave".

O estudo deles é apenas um exemplo de como os cientistas estão fazendo um novo uso das propriedades naturais da matéria biológica. Os pesquisadores europeus estão usando um material natural encontrado em conchas marinhas para curar rachaduras em edifícios. As propriedades auto-curativas inerentes a esta técnica a tornam diferente de tudo o que era possível usando materiais convencionais.

A revolução da impressão 3D continua em ritmo acelerado

Como amplamente profetizado, as possibilidades da impressão 3D continuam a crescer, e estão agora assumindo cada vez mais formas inesperadas. Enquanto a resolução da impressora 3D está melhorando, e a escolha de materiais se expandindo, o processo também está se tornando cada vez mais adorável. Por exemplo, uma impressora Anycubic 3D pode agora trazer a rápida revolução da fabricação 3D para sua casa por apenas algumas centenas de dólares, uma ordem demagnitude mais barata do que há apenas alguns anos.

O preço é importante, pois o futuro da impressão em 3D será provavelmente moldado por aqueles que podem pagar. Um pequeno apartamento em uma pequena cidade não é o ambiente mais provável para lançar uma revolução, no entanto, os espaços dos fabricantes estão surgindo em pequenas cidades ao redor do mundo. E o modelo de negócios da economia compartilhada incentiva os fabricantes a sair de seus silos e colaborar. Assim, do laboratório da universidade para o subúrbioporão, desenvolvimentos como o descrito aqui são provavelmente apenas um pequeno sabor do que está por vir.

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Estudar: Remodelação fotossíntese-assistida de estruturas impressas tridimensionais

Autores: Kunhao Yu, Zhangzhengrong Feng, Haixu Du, An Xin, Kyung Hoon Lee, Ketian Li, Yipin Su, Qiming Wang, Nicholas X. Fang, e Chiara Daraio

Publicado em: PNAS

Data de publicação: 19 de janeiro de 2021

DOI: //doi.org/10.1073/pnas.2016524118

Foto: por Chokniti Khongchum da Pexels