Edimburgo — InkDesign News — Um novo estudo publicado no periódico Bioinspiration & Biomimetics revela como a estrutura serrilhada do órgão de oviposição da mosca-serra pode inspirar o desenvolvimento de instrumentos cirúrgicos mais precisos, capazes de cortar tecidos específicos e evitar danos a estruturas vitais. A pesquisa é liderada por cientistas da Heriot-Watt University, na Escócia.
O Contexto da Pesquisa
Cortes inadvertidos em estruturas críticas são um dos principais desafios em cirurgias complexas, frequentemente agravados por dificuldades de visibilidade e limitações dos instrumentos atuais. Pesquisas anteriores se concentraram em soluções robóticas ou instrumentação baseada em sensores. No entanto, a natureza oferece alternativas funcionais elegantes, como o mecanismo biológico de corte seletivo observado em moscas-serra, que evoluíram para depositar ovos em plantas sem causar a morte do hospedeiro, mantendo o suprimento de alimento para as larvas.
Resultados e Metodologia
O estudo analisou as espécies Rhogogaster scalaris e Hoplocampa brevis usando microscopia eletrônica e modelagem 3D para compreender a geometria dos dentes do ovipositor. Descobriu-se que, ao deslizar suas lâminas denteadas, as moscas-serra cortam tecidos vegetais mais macios, mas desviam de estruturas mais rígidas, como tubos de condução de nutrientes.
“Descobrimos um mecanismo de corte notável, que essencialmente pensa por si próprio. O órgão de postura da mosca-serra corta tecidos vegetais macios, mas automaticamente evita a ‘encanamento’ interno resistente da planta, incluindo tubos que transportam água e nutrientes. Isso garante a sobrevivência da planta e o fornecimento de alimento para as larvas oriundas dos ovos.”
(“We’ve discovered something remarkable–a cutting mechanism that essentially thinks for itself. The sawfly’s egg-laying organ can cut through soft plant tissue but automatically avoids the plant’s tough internal ‘plumbing’ including the tubes that carry water and nutrients. This ensures the plant survives and serves as a food supply for the larvae coming from the eggs.”)— Dr. Martí Verdaguer Mallorquí, Engenheiro de Materiais, Heriot-Watt University
Para avaliar a aplicabilidade em ambientes médicos, os pesquisadores ampliaram o mecanismo de corte da mosca-serra 400 vezes e testaram em tecidos simulados de laboratório. O mecanismo mostrou operar com uma limiar de resistência: materiais abaixo do limiar são cortados; acima, são desviados, minimizando danos acidentais.
“Um instrumento cirúrgico baseado neste mecanismo natural poderia instintivamente evitar tecidos críticos ao cortar precisamente onde é necessário – essencialmente oferecendo aos cirurgiões uma ferramenta que ajuda a prevenir erros.”
(“A surgical instrument based on this natural mechanism could instinctively avoid critical tissues whilst cutting precisely where it is needed–essentially giving surgeons a tool that helps prevent mistakes.”)— Marc Desmulliez, Engenheiro Eletricista, Heriot-Watt University
Implicações e Próximos Passos
Os dados coletados em entrevistas com cirurgiões indicaram que 86% deles relataram que a acumulação de sangue prejudica a visibilidade e aumenta o risco de erros, enquanto quase 80% expressaram preocupação com danos acidentais a tecidos durante cirurgias. Mais de metade dos participantes apontaram a necessidade de ferramentas cirúrgicas mais seletivas.
O mecanismo inspirado na mosca-serra tem potencial para trazer precisão semelhante à das tesouras e a segurança de equipamentos eletrocirúrgicos, mas sem os riscos térmicos. A equipe nota que são mais de 8.000 espécies de moscas-serra, cada uma adaptada a diferentes plantas, o que pode gerar uma gama de soluções biomiméticas para procedimentos médicos específicos.
No encerramento, os pesquisadores destacam que a ampliação dos estudos para outras espécies pode revelar mecanismos ainda mais especializados de corte seletivo. Novas colaborações multidisciplinares e testes em tecidos biológicos reais serão essenciais para transformar a inspiração biológica em avanços clínicos tangíveis.
Fonte: (Popular Science – Ciência)
