Uma gumboot de cetona não é uma criatura encantadora. Moluscos grandes e aglomerados rastejam ao longo das águas da costa do Pacífico, puxando seu corpo marrom-avermelhado para cima e para baixo na costa. Às vezes é conhecido, não sem razão, como um “bolo de carne errante”. Mas o humilde corpo cetônico esconde um monte de dentes minúsculos, mas enormes. Esses dentes, que a criatura usa para raspar algas das rochas, estão entre os materiais mais duros conhecidos encontrados em um organismo.

Agora, uma equipe de cientistas descobriu um elemento surpreendente nos dentes duros e rochosos da cetona: um mineral raro à base de ferro que antes existia apenas em rochas reais. As finas partículas de metal, fortes mas leves, ajudam a fortalecer a raiz do dente do molusco, Os pesquisadores relataram Na revista PNAS na segunda-feira.

A descoberta pode ajudar os engenheiros a projetar novos tipos de materiais, de acordo com os cientistas, que forneceram uma prova de princípio ao criar uma nova tinta inspirada na cetona para impressoras 3D.

A cetona se alimenta limpando sua língua flexível, semelhante a uma fita, conhecida como rádula, ao longo das rochas cobertas de musgo. Seus dentes muito duros estão alinhados em fileiras ao longo de uma raiz fina. Um tubo longo e oco, conhecido como caneta, fixa cada dente na radiola.

Os cientistas já haviam descoberto que o topo dos dentes cetônicos contém um minério de ferro chamado magnetita, mas eles sabem pouco sobre a formação de currais. “Aprendemos que a parte superior do dente contém ferro”, disse Linus Stegbauer, cientista de materiais da Universidade de Stuttgart, Alemanha, e primeiro autor do artigo. “Mas na estrutura da raiz, não tínhamos ideia do que estava acontecendo lá.”

No novo estudo, os pesquisadores analisaram dentes cetônicos usando uma variedade de técnicas de imagem avançadas, incluindo vários tipos de espectroscopia, que permitem aos cientistas aprender sobre as propriedades químicas e físicas de uma substância observando como ela interage com a luz e outros tipos de radiação eletromagnética .

Eles descobriram que a caneta continha pequenas partículas de um tipo de metal à base de ferro suspensas em uma matriz mais macia. (A matriz é feita de quitina, o composto que compõe os exoesqueletos de insetos e crustáceos.)

Após uma análise mais aprofundada, eles ficaram chocados ao descobrir que as partículas minerais eram santabarbaraíte, um mineral que não havia sido observado em organismos vivos antes. “Foi uma série de surpresas e, em seguida, continuou vindo”, disse Dirk Joyster, autor sênior e cientista de materiais da Northwestern University.

Santabarbaraíte é um mineral duro, mas contém menos ferro e mais água do que magnetita, o que o torna menos denso. O mineral pode permitir que as cetonas construam dentes fortes e leves, ao mesmo tempo que reduz sua dependência do ferro. “O ferro é um material raro fisiologicamente”, disse o Dr. Joyster.

Os pesquisadores também descobriram que as partículas de santapariet não foram distribuídas uniformemente por toda a caneta. Em vez disso, eles se concentravam na parte superior, mais próximo à superfície do dente, e se tornavam esparsos na parte inferior, onde a caneta era fixada ao pradoll macio. Esse padrão de distribuição criou um gradiente, tornando a caneta cada vez mais rígida na parte superior e mais flexível na parte inferior.

“Um organismo vivo tem um tremendo controle espacial sobre para onde o mineral irá”, disse o Dr. Joyster. “E foi isso, eu acho, o que realmente nos fez pensar sobre como usar isso para fazer materiais. Se um organismo pode projetar isso, podemos fazer o mesmo?”

Os pesquisadores decidiram tentar criar uma nova “tinta” para impressora 3D inspirada no dente cetogênico. Eles começaram com um composto semelhante à quitina e depois adicionaram dois fluidos: um contendo ferro e outro contendo fosfato. A mistura dos ingredientes resultou em uma pasta espessa incrustada com pequenas partículas de um mineral semelhante ao santaparpartita. “E então está pronto para imprimir – você pode simplesmente transferi-lo para uma impressora 3D”, disse o Dr. Stegbauer.

A tinta endurecia à medida que secava, mas suas propriedades físicas finais dependiam da quantidade de ferro e fosfatos adicionados à mistura. Quanto mais adicionado, mais nanopartículas são formadas e o material final se torna mais rígido e duro. Ajustando a receita dessa forma, os pesquisadores podem criar coisas elásticas e elásticas como lulas ou duras e duras como osso.

“Deve ser possível misturar a tinta em uma proporção que você pode alterar imediatamente antes de imprimir”, disse o Dr. Juster. Isso permitiria que você alterasse a composição, a quantidade de nanopartículas e, portanto, a resistência do material em vôo. Isso significa que você pode imprimir materiais em que a resistência muda drasticamente em distâncias relativamente curtas. “

Esta tecnologia pode ser útil no crescente campo da robótica leve, permitindo que os engenheiros criem máquinas que são rígidas e rígidas em alguns lugares e macias e flexíveis em outros. “Acho que seria ótimo se você pudesse imprimir todas essas gradações no estrutura “, disse o Dr. Goster.