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Pesquisa revela eficiência de presas de aranhas no corte de fibras de alta resistência

Estudo mostra que a estrutura serrilhada das presas das aranhas facilita o corte de materiais extremamente fortes, oferecendo insights para o desenvolvimento de ferramentas de corte mais eficientes

24.09.2024 | 15:46 (UTC -3)

Revista Cultivar

O corte da seda por aranhas. Fotografia de alta velocidade da sequência de corte da seda em uma fêmea de <i>Steatoda</i> sp. <b>(a)</b> A aranha primeiro agarra as linhas de seda (aqui destacadas em verde) com a presa para posteriormente <b>(b)</b> espremê-as entre a presa e a parte basal das quelíceras para <b>(c)</b> cortá-las. Barras de escala de 5 mm. Os painéis na fileira inferior são ampliados cerca de três vezes e a barra de escala relativa é de 12 mm — O corte da seda por aranhas. Fotografia de alta velocidade da sequência de corte da seda em uma fêmea de *Steatoda* sp. **(a)** A aranha primeiro agarra as linhas de seda (aqui destacadas em verde) com a presa para posteriormente **(b)** espremê-as entre a presa e a parte basal das quelíceras para **(c)** cortá-las. Barras de escala de 5 mm. Os painéis na fileira inferior são ampliados cerca de três vezes e a barra de escala relativa é de 12 mm

Estudo conduzido por uma equipe de cientistas da Universidade de Trento, em parceria com a Universidade Sueca de Ciências Agrícolas, revelou como aranhas utilizam presas serrilhadas para cortar um dos materiais biológicos mais resistentes: a seda. Essa descoberta também explica como essas presas conseguem cortar fibras sintéticas de alta performance, como as de carbono e Kevlar.

A pesquisa desafia a visão predominante de que as aranhas dependem apenas de enzimas digestivas para dissolver a seda e outros materiais resistentes. Embora a química desempenhe um papel no processo, o estudo mostrou que a eficiência do corte está, na verdade, na estrutura mecânica das presas das aranhas. As presas apresentam microserrilhas, que funcionam como lâminas finamente ajustadas para cortar fibras com precisão. O formato serrilhado cria pontos de concentração de estresse, facilitando o corte com menos força, algo que até então não era plenamente compreendido.

A equipe, liderada pelos pesquisadores Nicola Pugno e Gabriele Greco, testou as habilidades de corte das aranhas utilizando fibras de carbono e Kevlar, além de seda. O estudo mostrou que as presas das aranhas possuem um espaçamento funcionalmente graduado entre as serrilhas, permitindo que a fibra deslize até se encaixar no ponto de corte ideal. Quando isso ocorre, a força necessária para cortar a fibra é mínima. Esse mecanismo se mostrou mais eficiente do que uma lâmina de barbear comum.

O estudo oferece uma nova perspectiva sobre os mecanismos de corte que ocorrem na natureza, trazendo insights tanto para biólogos quanto para engenheiros. Os cientistas acreditam que essa descoberta pode inspirar o desenvolvimento de ferramentas de corte mais eficientes e precisas.

"Essa nova teoria pode nos ajudar a criar ferramentas mais afiadas e eficazes, como serras e facas, baseadas no design das presas das aranhas", explicou Pugno. "As aplicações podem ir desde o corte de madeira, metais e pedras até alimentos e cabelos."

A descoberta reforça a importância de observar a natureza para resolver problemas técnicos. Assim como a seda das aranhas inspirou a criação de fibras sintéticas mais resistentes, as presas podem abrir caminho para avanços na fabricação de lâminas e outros instrumentos de corte.

Mais informações podem ser obtidas em doi.org/10.1002/advs.202406079