Um tanque de águacheio de invertebrados do tamanho de moedas pode não ser a primeira coisa que vocêesperaria ver em um laboratório de pesquisa de engenharia e ciência de materiais.

Mas Eli Sone, professor do departamento de ciência e engenharia de materiais da Faculdade de Ciências Aplicadas e Engenharia da Universidade de Toronto e do Instituto de Engenharia Biomédica, e sua equipe estudam mexilhaµes zebra e quagga hános na esperana§a de que eles pode ajudar a resolver uma ampla gama de desafios.

"Ha¡ um a¢ngulo da ciência dos materiais , mas também háum a¢ngulo biomédico", diz Sone. "Por um lado, esses mexilhaµes são um problema em termos do que chamamos de bioincrustação, por isso estamos procurando projetar materiais ou revestimentos para evitar que eles entupam os canos de entrada de a¡gua, por exemplo."

"Mas, por outro lado, se entendermos por que eles aderem tão bem, isso pode nos ajudar a projetar coisas como colas biodegrada¡veis ​​não ta³xicas, que podem oferecer uma alternativa aos pontos internos para cirurgia ou aplicações localizadas de entrega de medicamentos".

Os mexilhaµes zebra e quagga são nativos dos lagos e rios do sul da Raºssia e da Ucra¢nia. Eles chegaram aos Grandes Lagos da Amanãrica do Norte na década de 1980 osprovavelmente pegando carona na águade lastro de navios que partiram da Europa.

Desde então, eles se tornaram invasivos em muitas vias navega¡veis ​​da Amanãrica do Norte, deslocando espanãcies nativas de mexilhaµes e incrustando barcos, canos de entrada de águae outras infraestruturas.

O último estudo da equipe, publicado recentemente na Scientific Reports , descreve novas técnicas para medir a adesão de mexilhaµes zebra e quagga a váriassuperfÍcies.

“Um dos desafios équanto pequenos esses mexilhaµes são comparados a outras espanãcies”, diz Bryan James, ex-aluno da U of T Engineering, que trabalhou no projeto como parte de sua tese de graduação e agora épa³s-doutorando na Woods Hole Oceanographic Instituição em Woods Hole, Mass.

"Os fios que eles usam para se prender a ssuperfÍcies tem apenas alguns mila­metros de comprimento e são tão finos quanto um fio de cabelo humano. Vocaª não pode coloca¡-los em um aparelho tradicional para testar a resistência a  tração."

A solução improvisada da equipe envolveu um par de pina§as de ponta fina com fechamento automa¡tico, uma ca¢mera digital e um medidor de força. Com eles, eles foram capazes de medir quanta força foi necessa¡ria para quebrar a cola a  base de protea­nas que os mexilhaµes secretam.

A equipe descobriu que os mexilhaµes aderiram mais fortemente ao vidro do que a pla¡sticos como PVC ou PDMS. Isso era esperado, pois o vidro éum material hidrofa­lico (que atrai a¡gua) semelhante a s rochas que os mexilhaµes usam como substratos na natureza. O PDMS, por outro lado, repele a águae éfrequentemente aplicado em cascos de barcos para evitar a bioincrustação.

Mas também houve algumas surpresas.

"A magnitude real desses valores foi compara¡vel - ou em alguns casos maior que - os valores relatados para outras espanãcies de mexilhaµes", diz James. "Isso sugere que pode haver algo especial sobre a cola que eles desenvolveram."

Depois que os fios foram separados, a equipe escaneou a cola deixada nassuperfÍcies usando microscopia eletra´nica.

"Em algumassuperfÍcies, descobrimos que um fino resíduo de protea­na foi deixado para trás após o desprendimento", diz Kenny Kimmins, atual Ph.D. estudante no laboratório de Sone.

"Isso mostra que as protea­nas na interface interagem muito fortemente com essassuperfÍcies, mesmo em condições aºmidas, o que a maioria dos adesivos sintanãticos não consegue fazer."

Sone e sua equipe continuam suas pesquisas na área, trabalhando com o professor associado Ben Hatton em novos tipos desuperfÍcies para evitar incrustações de infraestrutura cra­tica.

"Neste momento, as pessoas costumam usar tratamento qua­mico para remover os mexilhaµes", diz Sone. "Isso funciona, mas também mata todo o resto nas proximidades. TersuperfÍcies que são naturalmente difa­ceis para os mexilhaµes aderirem pode oferecer uma opção mais ambientalmente sustenta¡vel."

A equipe também estãoanalisando as colas produzidas por mexilhaµes zebra e quagga , com o objetivo de imita¡-los em adesivos biomédicos.

"A natureza teve alguns milhões de anos de vantagem sobre nosem termos de design de adesivos de alto desempenho que são resilientes mesmo quando molhados", diz Sone. "Se pudermos aprender com isso, poderemos encontrar soluções melhores do que as que temos agora."