Músculos artificiais: super força de engenharia

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  Previsão Quantumrun
• 6 de maio de 2022

Resumo do insight

Os avanços na tecnologia de músculos artificiais estão abrindo caminho para uma série de aplicações, desde próteses mais naturais até robôs com destreza aprimorada. Os pesquisadores estão explorando materiais e fontes de energia para criar fibras que imitam os movimentos musculares humanos. À medida que esta tecnologia continua a desenvolver-se, promete trazer mudanças transformadoras em vários setores, incluindo cuidados de saúde, moda e entretenimento, ao mesmo tempo que levanta importantes considerações éticas e regulamentares.

Contexto de músculos artificiais

Os cientistas experimentaram uma longa história de tentativas malsucedidas de criar músculos artificiais. Estes incluem metais com memória de forma, hidráulica, polímeros e servomotores. No entanto, essas tentativas não são ideais devido ao seu peso, destreza e tempos máximos de resposta. Músculos artificiais viáveis ​​requerem um mecanismo de movimento elástico acoplado a uma fonte de energia biológica, como glicose e oxigênio. 

No entanto, durante o final da década de 2010, pesquisadores publicaram estudos sobre o desenvolvimento de músculos artificiais de próxima geração. Em 2019, uma equipe de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Massachusetts replicou o sistema de “enrolar e puxar” da planta de pepino para produzir fibras que podem se contrair como músculos humanos. Eles conseguiram isso ligando dois polímeros com elasticidade variável que formavam bobinas quando esticadas. Temperaturas mais quentes permitiram um melhor enrolamento, gerando maior resistência à tração. Além disso, as fibras funcionam bem em condições moderadas, tornando-as viáveis ​​para produção comercial. As fibras também podem ser revestidas com nanofios para fornecer uma fonte interna de energia. 

Além disso, cientistas da Universidade de Linköping criaram músculos artificiais em 2019 que utilizam glicose e oxigênio como fonte de energia, convertendo energia química em impulsos elétricos por meio de eletrodos biológicos. Os impulsos elétricos fizeram então com que os músculos artificiais desenvolvidos se contraíssem. Com o tempo, os cientistas provavelmente usarão músculos artificiais para melhorar robôs e próteses. Embora os músculos artificiais possam ser 600 vezes mais fortes do que os músculos humanos, a partir de Dezembro de 2021, os modelos podem perder até 97% da sua energia à medida que realizam diferentes acções, tornando-os altamente ineficientes.   

Impacto disruptivo

O desenvolvimento de músculos artificiais poderá oferecer novos tratamentos para doenças musculares degenerativas, como a distrofia muscular de Duchenne. Esses músculos sintéticos poderiam ser utilizados para criar terapias que auxiliam na regeneração muscular, melhorando a qualidade de vida de indivíduos que sofrem dessas condições. Além disso, para os indivíduos que dependem de próteses, os músculos artificiais apresentam uma oportunidade para alternativas mais leves e eficazes, melhorando a mobilidade e a facilidade de utilização. À medida que a investigação avança, o objetivo é diminuir a perda de energia predominante nos projetos atuais, não só tornando estes músculos mais eficientes, mas também expandindo a sua aplicabilidade em diversas indústrias.

Olhando para o panorama industrial, a integração de músculos artificiais nos equipamentos dos trabalhadores poderia aliviar notavelmente as exigências físicas das funções de mão-de-obra intensiva. Imagine exosuits infundidos com músculos artificiais, ajudando os trabalhadores nas indústrias pesadas, reduzindo a tensão sobre os seus corpos, um desenvolvimento que poderia potencialmente promover um ambiente de trabalho mais saudável e reduzir os tempos de inatividade relacionados com lesões. Paralelamente, o setor da robótica tem a ganhar significativamente, com as futuras gerações de robôs possivelmente a apresentarem músculos artificiais, garantindo-lhes assim maior flexibilidade e mobilidade, o que pode ser fundamental em tarefas que exijam um toque delicado ou a navegação em terrenos irregulares.

No entanto, este desenvolvimento também exige que os organismos desportivos atuem preventivamente para defender a justiça nas competições, uma vez que podem ter de instituir regulamentos que proíbam os atletas de utilizarem músculos artificiais implantados para obterem uma vantagem indevida. Os governos também podem precisar de promover ambientes que incentivem avanços éticos e, ao mesmo tempo, evitem o uso indevido. Além disso, as instituições de ensino podem aproveitar este momento para integrar o conhecimento sobre esta tecnologia emergente nos currículos, nutrindo uma geração que é adepta de aproveitar os benefícios e, ao mesmo tempo, mitigar as potenciais desvantagens. 

Implicações dos músculos artificiais 

Implicações mais amplas dos músculos artificiais podem incluir:

• Os designs protéticos evoluíram para serem mais leves e mais responsivos aos estímulos do utilizador, resultando num aumento de opções esteticamente agradáveis ​​para pessoas com deficiência, o que poderia não só melhorar a mobilidade, mas também aumentar a auto-estima e facilitar uma integração mais suave em vários papéis sociais.
• Os militares canalizam fundos para programas de investigação para desenvolver músculos artificiais especializados, levando à criação de supersoldados dotados de maior força e velocidade, um movimento que poderá intensificar as corridas armamentistas a nível mundial e suscitar dilemas éticos em torno do aprimoramento das capacidades humanas através de meios artificiais.
• O surgimento de robôs humanóides equipados com peles e músculos flexíveis, orgânicos ou sintéticos, abrindo caminho para interações mais naturais entre humanos e robôs, alterando a dinâmica do mercado de trabalho ao introduzir robôs capazes de realizar tarefas com uma destreza e compreensão emocional semelhantes às humanas.
• A indústria da moda está potencialmente adotando músculos artificiais nos designs de roupas, levando a peças que podem mudar de forma ou cor com base nas preferências ou emoções do usuário, oferecendo uma nova dimensão de moda personalizada, mas também levantando questões sobre o impacto ambiental da produção de roupas de alta tecnologia. .
• A indústria do entretenimento, especialmente os setores de cinema e jogos, aproveitando músculos artificiais para criar animatrônicos e personagens virtuais mais realistas, levando a experiências imersivas, mas possivelmente aumentando os custos de produção.
• O desenvolvimento de robôs de resgate equipados com músculos artificiais, melhorando a sua capacidade de navegar em terrenos difíceis e salvar vidas em áreas atingidas por desastres.
• O potencial dos músculos artificiais para serem utilizados em explorações espaciais, auxiliando os astronautas na execução de tarefas com esforço físico reduzido, prolongando a duração das missões espaciais, mas também exigindo investimentos substanciais em investigação e desenvolvimento.
• O sector da saúde regista potencialmente um aumento nos programas personalizados de fisioterapia e reabilitação que utilizam músculos artificiais, levando a processos de recuperação mais eficazes, mas também aumentando o custo dos serviços de saúde devido à integração de tecnologia de ponta.

Questões a considerar

• Você acha que os governos vão ou devem proibir o uso de músculos artificiais em indivíduos saudáveis? 
• Você estaria interessado em músculos artificiais – implantados ou um apêndice vestível – para torná-lo mais forte e rápido?