Pesquisadores do Instituto Italiano de Tecnologia desenvolveram um velcro macio, biodegradável e solúvel baseado na estrutura de micro-anel das folhas de uma planta chamada "cabide".
A equipe usou o material recém-fabricado para construir pequenos dispositivos que monitoram a saúde das plantas cultivadas, para fornecer medicamentos e nutrição conforme necessário. Tudo no contexto de um projeto de pesquisa publicado na revista Communications Materials.
Velcro, nascimento de uma pequena estrela
O criador do Velcro foi um engenheiro suíço chamado George de Mestral. Em 1948, de Mestral tirou duas semanas de férias do trabalho para caçar: enquanto caminhava com seu ponteiro irlandês nas montanhas do Jura, ele foi atormentado por sementes de bardana selvagens. Aqueles desgraçados se agarraram implacavelmente às roupas dele e ao pelo do cachorro. Tenaz, muito tenaz.
A ponto de De Mestral querer examinar alguns deles ao microscópio.
Ele notou que a parte externa de cada semente estava coberta com centenas de pequenos ganchos que enganchavam em laços de linha ou, no caso do cachorro, pele. E uma ideia lhe ocorreu. Velcro nasceu (das palavras francesas VELours, "veludo", e CROchet, "gancho").
O velcro, introduzido em 1960, não foi um sucesso imediato, mas a NASA o achou útil para os astronautas. A partir desse momento começou sua ascensão até a venda de 60 milhões de metros por ano: o bom De Mestral, ao morrer em 1990, era multimilionário.
Hoje está praticamente em todo lugar
O velcro é usado em muitas coisas como sapatos, mochilas, carteiras, jaquetas e alças. Eles até o usaram para ajudar um coração humano a ficar unido durante o primeiro transplante de coração artificial. Como o velcro é feito de nylon, a ideia de fazer uma versão biodegradável dele é fantástica. Como foi desenvolvido?
O cientista Isabela Fiorello e seus colegas queriam encontrar novas maneiras de monitorar as plantas. Eles se perguntaram se havia uma maneira de prender seus dispositivos às folhas sem danificá-los. Eles tinham duas opções: ligá-los quimicamente ou usar adesivos de microagulha.
Eventualmente, eles encontraram inspiração na planta herbácea comum (aparina de gálio) Pode formar emaranhados densos no solo e, embora cresça até cerca de 2 metros (6 pés), não consegue ficar em pé por si só e usa outras plantas como suporte. Para isso, conta com um mecanismo de ancoragem com micro-ganchos.
A equipe italiana estudou essa pequena estrutura muito de perto e usou uma impressora 3D para criar versões artificiais dela. O velcro "natural" foi testado com diversos materiais, inclusive fotossensíveis e biodegradáveis à base de isomalte (sim, o usado também para bolos). Funcionou.
Um velcro biodegradável para ajudar as plantas
Como aplicação inicial, a equipe projetou um dispositivo que pode penetrar na cutícula de uma planta com o mínimo de invasividade, permitindo assim que a planta seja monitorada e tratada conforme necessário. Os micro-ganchos de "velcro" com isomalte prendem-se ao sistema vascular das folhas e depois dissolvem-se no interior, pois o isomalte é solúvel.
Os experimentos mostraram que as microagulhas artificiais poderiam ser usadas como um adesivo de "liberação inteligente", para usar o mínimo de pesticidas possível. Os adesivos de velcro biodegradáveis se dissolvem uma vez aplicados, para que não haja desperdício.
A equipe também imprimiu ganchos feitos de resina fotossensível e os montou com sensores de luz, temperatura e umidade para criar clipes inteligentes. Esses clipes são anexados a folhas individuais para transmitir dados sem fio usando um software personalizado.
O protótipo foi capaz de medir até 50 dias em condições de vento. O dispositivo pode ser usado para aplicações botânicas em pequena ou grande escala, como fazendeiros implantando muitos dispositivos para mapear e monitorar melhor áreas de cultivo grandes.
Os próximos passos
A equipe do Dr. Fiorello não desenvolveu apenas um velcro biodegradável, acho que já esclareci isso. Mas também fez mais do que o sistema avançado de monitoramento e alimentação da planta. Também desenvolveu uma espécie de micro que pode se mover na superfície da folha em pequenos passos. Ele se move exatamente como uma planta. Um mecanismo semelhante aos anteriormente demonstrados no SpinyBot de Universidade de Stanford, e em Robô CLASH de Berkeley, capaz de subir em superfícies de tecido suspensas e soltas, como cortinas.
O italiano, no entanto, tem algo mais. “Até onde sabemos, esta é a primeira máquina de prova de conceito inspirada em plantas capaz de se mover em uma folha”, escrevem os autores. Para isso, no entanto, será necessário superar obstáculos: antes de tudo, entender como operar esse robô em condições atmosféricas como as externas.
