Pirarucu desenvolveu 'armadura excepcional' para escaparlook up betpiranhas:look up bet

Eles, da área da engenharialook up betmateriais, vêm pesquisando este escudo do pirarucu há alguns anos, objetolook up betestudo que inclusive já gerou outras publicações antes. Mas, desta vez, os autores do trabalho na Matter revelam os resultadoslook up bettesteslook up betresistência observados a nível microscópico nas escamas do pirarucu.

No Brasil, pesquisadores também vêm destrinchando as propriedades do pirarucu, comolook up betpele ricalook up betcolágeno com potencial comercial (leia mais abaixo).

Já na publicação da Matter, os autores destacam que a compreensãolook up betcomo funciona o "escudo" do pirarucu pode levar, no futuro, àlook up betimitaçãolook up betitens como coletes à provalook up betbalas.

Duas camadas poderosaslook up betproteção

Para que as escamas dos peixes deem proteção contra os predadores sem comprometer a mobilidade, elas precisam ser leves, flexíveis e resistentes - "e as escamas do pirarucu são um excelente exemplo disso", dizem os autores.

As escamas do gigante amazônico são formadas por duas camadas: a mais externa, altamente mineralizada e dura; a mais interna, composta sobretudo por fibrilaslook up betcolágeno e maleável. Nesta camada, as fibrilaslook up betcolágeno estão colocadaslook up betum padrão chamado Bouligand, uma estrutura parecida com um compensado amplamente observada na natureza.

O colágeno é uma proteína produzida naturalmente por animais e funciona como uma "cola" que junta os elementos do nosso corpo, por isso é um dos componentes mais importantes do tecido conjuntivo. Sua presença pode ser sentida nas cartilagens do nariz e das orelhas, onde podemos perceber que trata-selook up betum material ao mesmo tempo maleável e firme.

A resistência, a força e as propriedades mecânicas das escamas do pirarucu já são conhecidas, dizem os autores da publicação, mas até então, acrescentam, era pouco compreendidalook up bet"tenacidade à fratura" - a habilidadelook up betum material resistir anteslook up betquebrar ou ter algum tipolook up betdeformação sob impacto.

Assim, os cientistas colocaram amostraslook up betescamas do piraruculook up betplacas, as perfuraramlook up betlaboratório e capturaram imagens microscópicas do processo. Também fizeram testeslook up betdiversas maneiras, variando por exemplo a posição da lâmina cortantelook up betrelação às escamas.

Eles observaram que, sob pressão, a camada mais externa, mineralizada e dura, vai rachando e depois se fragmentando; isso protege a camada seguinte, a mais repletalook up betcolágeno. Quando chega-se a essa etapa, as fibrilaslook up betcolágeno têm mecanismos dinâmicoslook up betdeformação, como se fosse uma dança para desviar e amortecer o impacto - elas esticam, rodam, separam-se...

"A observação deste comportamento sugere que a escama do pirarucu pode suportar altas cargas e deformações significativas sem falhas catastróficas", diz o artigo, que classifica ainda as escamas do peixe como tendo uma "resistência excepcional".

Os pesquisadores também mediram a tenacidade à fraturalook up betkJ/m2 e a espessura das escamas - no pirarucu, muito maior do quelook up betoutras espécieslook up betpeixes.

Inspiraçãolook up betcolar artesanal

Mas como os pesquisadores atuando nos EUA chegaram ao pirarucu? Entre os autores, um deles nasceu no Brasil, Marc Andre Meyers, hoje professor na UCSD. Além dele, assinam o artigo Wen Yang, Haocheng Quan e Robert O. Ritchie.

"Marc já viajou algumas vezes para a Amazônia e já até escreveu um livro sobre suas expedições para lá. Ele trouxelook up betvolta (para os EUA) algumas escamas, originalmente na formalook up betum colar artesanal", explicou Wen Yang, líder do artigo, à BBC News Brasil por e-mail.

Na publicação, há ainda o agradecimento a um outro professor brasileiro atuante nos EUA, Sergio Neves Monteiro, por "obter as escamas do pirarucu". A pesquisa teve apoio do Laboratóriolook up betPesquisas da Força Aérea americana.

"Os resultados (dos testes) podem nos orientar a produzir materiais bioinspirados, normalmente nos camposlook up betengenharia e biomédica", acrescenta Yang.

Por exemplo, coletes à provalook up betbala normalmente replicam uma combinaçãolook up betmateriais flexíveis e plásticos duros, mas são ligados por um terceiro material colante - enquanto as escamas do pirarucu são agregadas a nível atômico, "crescendo juntas".

"Uma janela pode parecer forte e sólida, mas se algo tentasse perfurá-la, o vidro quebraria", explicou Ritchielook up betum comunicado à imprensa. "Quando a natureza liga um material duro a um material macio, ela o fazlook up betgradativamente, impedindo esse efeitolook up betruptura (direta). E, neste caso (do pirarucu), a estruturalook up betligação é o colágeno mineralizado".

Pesquisas com o pirarucu no Brasil

As propriedades do pirarucu também são alvolook up betexploração científica nas universidades brasileiras.

Apresentadalook up betmaiolook up bet2018, a dissertaçãolook up betmestradolook up betKlaramelia Carpio por exemplo focou no colágeno presente na pele do peixe - mas não incluindo a parte da escama, o que está sendo contemplado agora nalook up betpesquisalook up betdoutorado, também pela Universidade Federal do Amazonas (UFAM).

"O colágeno nunca havia sido extraído do pirarucu antes. Trata-selook up betuma molécula termosensível, ou seja, é preciso cuidado para manterlook up betestrutura química com mudançaslook up bettemperatura. A temperaturalook up betdesnaturação (pontolook up betque moléculas biológicas perdem suas funções por mudanças no meio) que encontrei foilook up bet38ºC, o que significa que é ótimo, porque a indústria procura colágenos que possam resistir a maiores temperaturas. O pirarucu é um peixe tropical", destacou Carpio, que é peruana,look up betentrevista à BBC News Brasil por telefone.

"Minha finalidade foi aproveitar um produto da Amazônia, que é consumido mas tem subprodutos descartados (a pele), muitas vezes poluindo os rios. É uma riqueza que pode ser melhor aproveitada e gerar uma bioeconomia para todas as partes envolvidas", defende a pesquisadora, acrescentando que a sustentabilidade pode ser garantidalook up betparte com o respeito às regraslook up betpesca vigentes por normas oficiais, como períodos delimitadoslook up betcaptura e tamanho mínimo dos animais.

Enquanto o colágeno da tilápia já vem sendo usado na produçãolook up betcurativos para queimaduras, Carpio acredita que um dia a proteína do pirarucu poderá ter melhor aplicação na indústria alimentícia, na produçãolook up betembalagens por exemplo.

No doutorado, a peruana está estudando não só o colágeno do pirarucu mas também outras biomoléculas deste peixe.

Outra dissertaçãolook up betmestrado da UFAM, apresentada este ano por Karyane Meazza, encontrou nos resíduos do pirarucu, incluindo o colágeno, uma fonte promissora para a produçãolook up betbiomateriais à baselook up betfosfatolook up betcálcio.

O pirarucu é uma espécie comercial - por passar por um processolook up betsalga, é conhecido como "bacalhau da Amazônia" - e vem sofrendo os impactos da pescalook up betescala. Na Lista Vermelha da União Internacional para a Conservação da Natureza e dos Recursos Naturais (IUCN, na siglalook up betinglês), porém, não há uma classificação para seu graulook up betrisco, por haver "dados insuficientes" sobre a espécie.

Além da alimentação, estálook up betascensão também o uso do couro do pirarucu na moda - o que vem gerando preocupação entre ativistas da conservação ambiental.

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