Muitos projetos de células artificiais precisam de um gerador de força controlável para mover, mudar de forma e dividir. Células biológicas usam ATP para alimentar proteínas motoras, mas alguns ciliados usam um pulso de cálcio para provocar uma contração ultrarrápida; depois usam ATP para bombear o cálcio de volta ao armazenamento e reiniciar o ciclo.
Em um estudo liderado pela Georgia Tech e publicado na Nature Communications, pesquisadores adaptaram essa estratégia sem empregar motores movidos a ATP. Eles produziram e purificaram a proteína Tetrahymena thermophila 2 (Tcb2). Em laboratório, Tcb2 forma uma rede fibrilar que se contrai ao receber cálcio. Para controlar a liberação do cálcio, os cientistas usaram um quelante sensível à luz — uma molécula em "gaiola" que retém o cálcio até ser iluminada.
Os pesquisadores projetaram padrões de luz em forma de estrelas e círculos para montar e contrair a rede nas formas desejadas. Ao pulsar a luz, repetiram ciclos de montagem e contração; a rede suportou cerca de 150 ciclos e contraiu com velocidades da ordem de 0.4 micrômetros por segundo. A rede também moveu partículas microscópicas, um avanço para sistemas sintéticos destinados à entrega de substâncias.
O grupo usou simulações e aprendizado por reforço para gerar padrões de luz que empurrassem ou puxassem a rede conforme necessário. O estudo teve apoio parcial da National Science Foundation.
Palavras difíceis
- contração — ato de diminuir tamanho ou mudar forma
- quelante — molécula que prende e segura íons metálicos
- fibrilar — com fios finos ou aparência de fibras
- pulso — sinal ou onda curta e rápida
- bombear — mover líquido ou íons usando energia
- armazenamento — lugar ou sistema onde se guarda algo
- aprendizado por reforço — método de ensinar agentes por tentativa e erro
Dica: passe o mouse, foque ou toque nas palavras destacadas no artigo para ver definições rápidas enquanto lê ou ouve.
Perguntas para discussão
- Que usos práticos você imagina para uma rede artificial que move partículas microscópicas?
- Você prefere controlar movimento com ATP ou com pulsos de cálcio? Explique por quê.
- Como padrões de luz e aprendizado por reforço podem ajudar a controlar redes e formas desejadas?
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