A equipe descobriu que uma estrutura proteica natural, conservada por espécies animais da Austrália, Singapura e Barbados ao longo de quase 400 milhões de anos de evolução, permite que seu muco passe do estado líquido para o estado fibroso, e vice-versa. Essa descoberta pode abrir caminho para a próxima geração de bioplásticos recicláveis.
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"A natureza já encontrou uma maneira de fabricar materiais que são ao mesmo tempo resistentes e recicláveis", disse Matthew Harrington, professor de química e titular da Cátedra de Pesquisa do Canadá em Química Verde, que liderou o estudo. "Decifrar a estrutura molecular do muco do verme aveludado nos aproxima do momento em que poderemos reproduzir esse mecanismo com os materiais que usamos comumente."
O verme aveludado é um animal das florestas úmidas do hemisfério sul que se assemelha a uma lagarta. Para capturar suas presas, ele projeta seu muco, que rapidamente forma fibras tão resistentes quanto o náilon. Essas fibras são solúveis em água e podem se reconstituir posteriormente. Até a realização deste estudo, o mecanismo molecular que explica essa reversibilidade permanecia um mistério.
Usando sequenciamento de proteínas e predição de estrutura baseada em inteligência artificial (ferramenta AlphaFold, cujo design foi premiado com um Nobel em 2024), a equipe do professor Harrington descobriu no muco proteínas até então desconhecidas, que agem de forma semelhante aos receptores celulares do sistema imunológico. Para formar fibras, as proteínas receptoras ligariam entre si grandes proteínas estruturais. Ao comparar dois subgrupos de vermes aveludados que se separaram há cerca de 380 milhões de anos, a equipe de pesquisa demonstrou a importância evolutiva e a relevância funcional dessas proteínas.
Um modelo para materiais recicláveis
As fibras sintéticas e os plásticos são geralmente fabricados a partir de precursores à base de petróleo. Sua produção e reciclagem exigem processos que consomem muita energia e, frequentemente, tratamentos térmicos ou químicos. O verme aveludado, por outro lado, usa apenas forças mecânicas simples, como tração e estiramento, para produzir fibras resistentes e duráveis a partir de precursores biorrenováveis. Essas fibras podem então ser dissolvidas e reutilizadas sem a geração de subprodutos nocivos.
"Uma garrafa de plástico que se dissolve na água não seria muito útil, mas podemos resolver esse problema modificando as propriedades químicas desse mecanismo de ligação", explicou Matthew Harrington.
O estudo é uma colaboração entre pesquisadores da Universidade McGill e da Universidade de Tecnologia de Nanyang, em Singapura. A equipe agora realizará experimentos para estudar as interações de ligação e tentará determinar se o princípio pode ser aplicado a materiais de engenharia.