Uma equipe interdisciplinar de estudantes de pesquisa da Universidade de Waterloo alcançou um avanço na ciência dos materiais com a criação de um hidrogel semelhante a tecido para músculos artificiais, permitindo a movimentação de robôs flexíveis.

O projeto foi liderado por Negin Bouzari, candidata ao doutorado em engenharia química, e envolveu vários alunos de graduação — incluindo Melanie Bouzanne, estudante de química, Michael Ali, de engenharia em nanotecnologia, e Nrushanth Suthaharan, de engenharia biomédica — que foram convidados a participar pelo orientador, Dr. Hamad Shahsavan. Os alunos foram contratados por meio do programa de estágio remunerado da Universidade de Waterloo, que permite aos estudantes combinar o aprendizado acadêmico com até dois anos de experiência profissional remunerada.

Shahsavan descreve o trabalho deles, publicado recentemente no Journal of Materials Chemistry A , como um exemplo brilhante do que pode ser alcançado por estudantes que recebem confiança e apoio para enfrentar pesquisas desafiadoras.

"Quero incentivar os alunos de graduação que leciono a fazerem pesquisas no meu laboratório e capacitar meus alunos de pós-graduação para que se tornem líderes em pesquisa", diz ele.

A ideia para o projeto surgiu enquanto Bouzari lia um artigo de revisão acadêmica.

Os hidrogéis são materiais macios e biocompatíveis com grande potencial para o desenvolvimento de microrrobôs capazes de realizar tarefas biomédicas não invasivas no corpo humano, incluindo os tratos gastrointestinal e reprodutivo.

A equipe de pesquisa liderada por estudantes aproveitou o fato de que, embora a maioria das moléculas que formam hidrogéis não possua cargas fortes, algumas têm cargas negativas e positivas.

Os pesquisadores combinaram os dois tipos de moléculas em água e colocaram a solução resultante entre duas lâminas de vidro — uma lâmina sem carga e outra com carga positiva ou negativa.

Moléculas com afinidade por carga movem-se em direção à lâmina com carga, enquanto moléculas com repulsão por carga movem-se em direção à lâmina sem carga. Quando exposta à luz UV, a solução se transforma em um filme de hidrogel sólido com diferentes propriedades mecânicas. Um lado do filme pode ser macio, enquanto o outro é rígido.

Isso significa que o novo material pode se dobrar e mudar de forma quando exposto estrategicamente a estímulos ambientais, como mudanças de pH ou salinidade, uma propriedade que o torna promissor para uso em atuadores, os "músculos" artificiais que fazem os robôs se moverem.

Possui também propriedades de autorreparação , permitindo que pedaços sejam cortados e colados para formar diferentes formatos, dependendo da aplicação.

Anteriormente, a fabricação de um hidrogel capaz de dobrar e torcer exigia múltiplas etapas. Com a nova abordagem da equipe de Waterloo, as próprias lâminas de vidro servem como ferramenta de programação.

Edward Hong, um estudante do terceiro ano de engenharia de nanotecnologia que também era membro da equipe, afirma que sua composição interdisciplinar foi uma das chaves para o sucesso, permitindo que alunos e pesquisadores colaborassem em diversas áreas e transformassem desafios complexos e interconectados em oportunidades de descoberta.

"A pesquisa interdisciplinar reúne ferramentas e perspectivas complementares, resultando em soluções criativas e de alto impacto", afirma. "Além da inovação, o trabalho interdisciplinar aprimora as habilidades de comunicação e a adaptabilidade, capacidades inestimáveis ??tanto na indústria quanto na academia."