Uma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveu um traje de treinamento "respirável", cujas aberturas abrem e fecham em resposta ao calor e ao suor do corpo do atleta. As válvulas são revestidas com células microbianas vivas que se contraem e se expandem em resposta a mudanças na umidade. As células agem como pequenos sensores e atuadores: eles abrem os retalhos quando o atleta começa a suar e os fecham quando o corpo esfria. Além do traje, os cientistas também desenvolveram tênis com uma camada interna de válvulas celulares semelhantes para liberar ar e umidade.
Por que usar células em tecidos sensíveis? Os pesquisadores argumentam que as células sensíveis à umidade não precisam de elementos adicionais para perceber e responder à umidade. Também foi comprovado que o uso de células microbianas é seguro para contato com a pele. Além disso, graças às ferramentas de engenharia genética disponíveis hoje em dia, você pode preparar rapidamente um grande número de células para que possam desempenhar várias funções, além da reação à umidade.
Para demonstrar essa capacidade, os pesquisadores desenvolveram células sensíveis à umidade que não apenas abrem as cúspides, mas também iluminam em resposta a mudanças na umidade. Usando os métodos da genética, os pesquisadores acrescentaram fluorescência e, no escuro, a silhueta de uma pessoa correndo será notada ... No futuro, os cientistas serão capazes de combinar as capacidades das células com a função de extração de cheiro: depois de visitar a academia, a camisa ou camiseta do atleta terá um cheiro doce.
Na natureza, os biólogos observaram que os seres vivos e seus elementos estruturais, de escalas a células microbianas e até proteínas específicas, podem mudar sua estrutura ou volume em resposta a mudanças na umidade. A equipe do MIT levantou a hipótese de que transdutores de formas naturais, como leveduras, bactérias e outras células microbianas, podem ser usados como blocos de construção para criar tecidos sensíveis à umidade.
Essas células são tão fortes que podem dobrar o substrato no qual são aplicadas. Inicialmente, os pesquisadores trabalharam com a cepa não patogênica mais comum de E. coli (E. coli), que foi encontrada inchando e encolhendo em resposta a uma mudança na umidade. Além disso, eles projetaram células para expressar a proteína verde fluorescente, permitindo que a célula brilhe quando detectar uma mudança na umidade.
Usando o método de impressão celular, a equipe aplicou linhas paralelas de células E. coli em folhas de látex, fazendo buracos no tecido em condições de alta umidade. Ao secar em um fogão elétrico, as células se contraíram, girando a camada superior do látex, as células brilhavam e se expandiam no vapor de água, alinhando o látex. Segundo os cientistas, depois de cem desses ciclos, a camada com células e o tecido como um todo praticamente não se desgastou.
No desenvolvimento de roupas, os pesquisadores trabalharam com biomaterial, projetando um traje de corrida com válvulas de látex celulares costuradas na parte de trás do traje. Eles determinaram o tamanho de cada retalho, bem como o grau de abertura, com base em imagens do corpo humano com zonas de calor e suor depositadas sobre eles.
A equipe de pesquisa se concentra no fato de que nem todas as partes do corpo produzem calor e suor da mesma maneira. Por exemplo, muito suor é gerado na parte inferior da coluna, mas não muito calor. Os cientistas redesenharam as roupas usando esses "cartões": onde o corpo produz mais calor, as abas aumentam.
As estruturas de suporte sob cada retalho de látex impedem que a camada interna de tecido entre em contato direto com a pele, mas, ao mesmo tempo, as células são capazes de detectar e responder a mudanças na umidade do ar, localizadas diretamente acima da pele. Nos testes para testar o traje de corrida, os participantes vestem roupas e praticam em esteiras e bicicletas. Os pesquisadores monitoraram a temperatura e a umidade dos sujeitos do teste usando pequenos sensores nas costas.
Após cinco minutos de exercício, as abas do traje começaram a se abrir exatamente no momento em que os participantes do experimento relataram a liberação de suor e uma sensação de calor. Os sensores mostraram que os amortecedores removeram efetivamente o suor e reduziram a temperatura corporal, ao contrário de um traje de corrida semelhante com válvulas não funcionais.
Os cientistas do MIT também integraram tecido sensível à umidade em um sapato protótipo bruto. Onde o pé toca a palmilha do sapato, os pesquisadores costuraram várias válvulas, dobradas. A camada de células está voltada para a perna do corredor, mas não a toca. Ao desenvolver tênis, eles também se concentraram nos cartões de calor e suor do pé e nas grades dimensionais padrão.
Como no agasalho, as abas dos tênis de corrida se abriram e iluminaram à medida que os pesquisadores aumentavam a umidade na sala. Em condições secas, a luminescência cessou, as abas fechadas.
Os pesquisadores pretendem colaborar com empresas de roupas esportivas para comercializar seus projetos. Uma equipe de cientistas está explorando outras áreas de aplicação de tecnologia, incluindo cortinas à prova d'água, abajures e lençóis. Além disso, eles estão interessados em repensar a embalagem de mercadorias. O conceito de uma segunda capa poderia dar uma nova vida às embalagens flexíveis.
doi:
10.1126 / sciadv.1601984