Nova pele 'inteligente' muda de cor usando truque aprendido com os camaleões
Polímero altera a tonalidade em resposta à luz, uma qualidade que pode ter aplicações para camuflagem e outras funções.
CAMALEÕES FAZEM MUDAR de cor parecer fácil. Em alguns instantes, esses lagartos podem mudar o tom de sua pele para intimidar predadores, camuflar-se ou encontrar parceiros. Cientistas passaram décadas revelando os segredos de mudança de cor do camaleão no laboratório, e seus anos de trabalho produziram uma nova pele inteligente que muda de cor quando exposta ao sol.
"Isso é algo que a natureza faz o tempo todo", diz Khalid Salaita, bioengenheiro da Emory University e autor sênior do artigo publicado na ACS Nano em 11 de setembro. “E podemos desencadear a mudança de cor usando a luz solar direta.”
O material pode ser usado para fazer de tudo, desde roupas e revestimentos de camuflagem a sensores químicos e ambientais.
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A bioquímica Leila Deravi, da Northeastern University, que não participou do estudo, diz que essa nova pele inteligente superou um "grande obstáculo para os engenheiros" ao descobrir como obter uma mudança de cor sem alterar o volume de um polímero.
Copiando os copiadores
Muito antes de Harry Potter vestir sua capa de invisibilidade, animais de várias espécies manipularam sua própria cor por razões diversas. Essa habilidade evoluiu independentemente várias vezes em répteis, peixes tetra neon, borboletas e em cefalópodes como o polvo e a lula.
As células da pele desses animais contêm pequenos cristais amontoados chamados de cristais fotônicos. Ao contrário dos pigmentos, que têm uma tonalidade intrínseca, esses cristais refletem e dispersam a luz de maneira diferente, com base em seu tamanho, composição química e disposição - criando cores.
Pesquisadores determinaram em um artigo da Nature Communications de 2015 que as células da pele de camaleão têm cristais de guanina intercalados com células da pele 'comuns'. Para mudar as cores, os lagartos podem comprimir ou flexionar suas células contendo cristais, fazendo com que diferentes comprimentos de onda da luz sejam refletidos - e, enquanto isso, as células normais da pele podem se expandir ou encolher para preencher as lacunas.
Para criar uma pele inteligente que muda de cor no laboratório, os cientistas geralmente incorporam cristais fotônicos em um polímero semelhante à geleia. Yixiao Dong, um dos autores do novo estudo e estudante de doutorado no laboratório de Salaita, sugeriu alterar essa fórmula criando um hidrogel com duas camadas, assim como a pele de camaleão.
"Parecia ser a solução perfeita", diz Salaita.
Mudando sob a luz
A equipe criou uma estrutura pequena, fina e flexível, não muito diferente de uma pulseira de silicone, que continha uma camada embebida em cristais fotônicos de óxido de ferro misturados com dióxido de silício. No nível químico, "é basicamente um núcleo de ferrugem coberto por uma camada de areia", diz Salaita. O outro continha um polímero incolor.
Eles então expuseram a pele à luz solar e à luz dos lasers. Isso é diferente de outras tentativas anteriores de pele inteligente, que normalmente são acionadas com corrente elétrica de alta tensão.
Em um experimento, Dong transformou uma pele inteligente amarela em uma folha. Depois de cinco minutos no sol, a folha ficou verde, o que a fez se misturar com um grupo de folhas que ele cortou de uma árvore fora do laboratório, demonstrando o potencial de camuflagem da pele inteligente. Ele realizou uma mudança de cor semelhante com um polímero em forma de peixe. Dong e Salaita criaram alterações ainda mais rápidas usando um laser.
"É uma maneira inteligente de obter mudanças de cor com a luz", diz Deravi. Ela diz que o trabalho é um bom primeiro passo, mas acrescenta que levará muito tempo até que as peles inteligentes estejam prontas para uso comercial.
Um dos maiores desafios será tornar as peles inteligentes grandes o suficiente para roupas, painéis e outros usos humanos. Salaita também aponta que os animais têm um controle muito melhor sobre suas mudanças de cor e podem criar mudanças mais fantásticas do que os materiais feitos pelo homem.
A pele ainda não pode mudar de cor em resposta ao seu ambiente. Cefalópodes e camaleões provavelmente fazem isso detectando luz em sua pele, e isso exigiria muitos espelhos e óticas complexas, acrescenta Deravi.
"É uma luta constante para os laboratórios acadêmicos", diz ela sobre traduzir seu trabalho em aplicações do mundo real, mas ela acredita que vale a pena.
Afinal, a evolução passou milhões de anos aperfeiçoando esses sistemas de mudança de cor, por isso faz sentido que os cientistas tentem pegar alguns segredos emprestados. "Esses polímeros podem ser transformados em qualquer coisa que você queira que eles sejam", diz Salaita.
