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 “handstick”.
A equipe utilizou o material recém-fabricado para construir pequenos dispositivos que monitoram a saúde das plantas cultivadas, para fornecer-lhes medicamentos e nutrição conforme necessário. Tudo no âmbito de um projeto de investigação 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 férias de duas semanas do trabalho para ir caçar: enquanto caminhava com seu ponteiro irlandês nas montanhas do Jura, foi atormentado por sementes de bardana selvagem. Aqueles infelizes agarraram-se inexoravelmente às suas roupas e ao pêlo 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 por centenas de minúsculos ganchos que se prendiam em laços de arame ou, no caso do cachorro, de pelo. E uma ideia lhe ocorreu. Nasceu o Velcro (das palavras francesas VELours, “veludo” e CROchet, “gancho”).
O Velcro, introduzido em 1960, não foi um sucesso imediato, mas a NASA considerou-o útil para os astronautas. A partir desse momento começou sua ascensão até vender 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 permanecer unido durante o primeiro transplante de coração artificial. Como o velcro é feito de náilon, a ideia de fazer uma versão biodegradável 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 de perto e depois 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, aquele também usado para bolos). Funcionou.
Um velcro biodegradável para ajudar as plantas
Como aplicação inicial, a equipe desenvolveu um dispositivo que consegue penetrar na cutícula da planta com o mínimo de invasividade, permitindo assim que a planta seja monitorada e tratada se necessário. Os micro ganchos “Velcro” com isomalte fixam-se ao sistema vascular das folhas e depois dissolvem-se no seu interior, porque o isomalte é solúvel.
As experiências mostraram que microagulhas artificiais poderiam ser usadas como um adesivo de “liberação inteligente”, para usar o mínimo possível de pesticidas. Os adesivos de velcro biodegradáveis dissolvem-se depois de aplicados, portanto não há 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, porém, tem algo mais. “Até onde sabemos, esta é a primeira máquina de prova de conceito inspirada em plantas capaz de se mover sobre uma folha”, escrevem os autores. Para isso, porém, será necessário superar obstáculos: antes de mais nada, entender como fazer tal robô funcionar em condições atmosféricas como as externas.
