Cientistas criaram material com memória semelhante à do cabelo

Qualquer pessoa que já tenha modelado o cabelo sabe que a água é, nesse momento, o seu pior inimigo. Por exemplo, quando um cabelo esticado com uma prancha entra em contacto com água, logo se desfaz num caracol ou num frisado inoportuno. Isto acontece, porque o cabelo tem memória de forma e é constituído por queratina.

Quão interessante seria se fosse possível trabalhar esta memória noutro tipo de materiais? A resposta chega-nos de Harvard.

Do cabelo até à indústria têxtil e mais além

As propriedades materiais do cabelo permitem que mude de forma, em resposta a certos estímulos. Da mesma forma, consegue regressar à sua forma original, respondendo a outros. Assim, é possível alisar o cabelo, por exemplo, e tê-lo natural, depois de lavado.

Então, seria interessante que materiais como os têxteis tivessem essa memória de forma, a fim de alterar a sua aparência sem perder as propriedades e o formato original.

Agora, investigadores da Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) desenvolveram um material biocompatível que pode ser impresso em 3D sob qualquer forma e programado com memória de forma reversível.

Para isso, o material é constituído por queratina, uma proteína fibrosa encontrada em cabelo e unhas. Além do fabrico de têxteis inteligentes, este novo material com memória de forma poderá também ser utilizado em dispositivos médicos, entre outras coisas.

Memória de forma comprovada com origami

De acordo com Luca Cera, um doutorado da SEAS e primeiro autor do relatório, o segredo para a mudança de forma da queratina é a sua estrutura hierárquica. Ou seja, uma única sequência de queratina está disposta em mola, uma forma conhecida como alfa-hélice. Assim, duas destas sequências rodam juntas, a fim de formar uma estrutura conhecida como coiled coil, ou espiral entrelaçada.  Depois, essas espirais são agrupadas em pró-filamentos e, eventualmente, em grandes fibras.

Quando uma fibra é esticada ou exposta a um determinado estímulo, as estruturas em forma de mola desenrolam-se e as ligações realinham-se, para formar folhas estáveis. Assim, a fibra permanece nessa posição até se enrolar de volta, recuperando a sua forma original.

Para demonstrar o processo, os investigadores imprimiram folhas de queratina, recorrendo à impressão 3D, com várias formas. Conforme explicado, programaram a forma permanente do material, aquela a que ele voltará sempre, utilizando uma solução de peróxido de hidrogénio e fosfato monossódico. Assim sendo, uma vez adquirida e definida a memória de forma do material, a folha podia ser reprogramada e moldada em novas formas.

Por exemplo, a equipa dobrou uma folha de queratina numa estrela de origami, como a sua forma permanente. Uma vez definida a memória de forma, mergulharam-na em água, desfazendo-a. Depois, enrolaram a folha e colocaram-na num tubo apertado. Uma vez seca, a folha fixou-se num tubo estável e funcional. No final, para inverter todo o processo, colocaram o tubo de volta na água e desenrolou-se na estrela de origami inicial.

Método que torna os materiais mais sustentáveis e amigos do planeta

Conforme é reforçado pelos cientistas, esta investigação poderia ajudar a diminuir a produção de resíduos provenientes da indústria da moda, um dos mais impactantes responsáveis pela poluição do planeta. Aliás, alguns designers, como Stella McCartney, estão já a pensar como é que a indústria pode rever a utilização de materiais como a lã.

Com este projeto, mostramos que não só podemos reciclar lã, mas também construir coisas a partir da lã reciclada que nunca foram imaginadas antes. As implicações para a sustentabilidade dos recursos naturais são claras.

Disse Kit Parker, professor da Tarr Family de Bioengineering and Applied Physics na SEAS e autor sénior do relatório da investigação.

Esta investigação foi publicada na Nature Materials e apoiada pelo Harvard University Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC).