Escamas de peixes são exemplos brilhantes de superfícies subaquáticas superoleofóbicas ou repelentes de óleo, estendendo-se a uma ampla gama de óleos. Essas propriedades são consideradas cruciais para a sobrevivência dos peixes em águas poluídas

Uma técnica subaquática de deposição de gota sem agulha foi usada para estimativa precisa do ângulo de contato estático da gota de óleo em escamas de peixes subaquáticas, com e sem muco

Recentemente, houve um aumento repentino no desenvolvimento de superfícies superhidrofóbicas e superoleofóbicas, e isso resultou principalmente do estudo de estruturas hierárquicas de animais aquáticos, que mostraram promover repelência à água ou óleo. Pesquisadores canadenses da University of Alberta em Edmonton e da York University em Toronto realizaram um estudo sistemático para determinar qual característica na escama do peixe apresenta superoleofobicidade subaquática ou propriedades repelentes de óleo.

Escamas de peixes são exemplos brilhantes de superfícies subaquáticas superoleofóbicas ou repelentes de óleo, estendendo-se a uma ampla gama de óleos. Essas propriedades são consideradas cruciais para a sobrevivência dos peixes em águas poluídas. O muco é secretado da epiderme cobrindo as escamas através das características de molhabilidade e como mecanismo de defesa ao encontrar qualquer agente estranho, incluindo poluentes e toxinas. Também é conhecido e bem estudado que o muco auxilia na redução de barreiras sobre os peixes, auxiliando-os a nadar na água com menos atrito.

No entanto, tem havido menos foco na compreensão do papel da camada de muco nas características de umedecimento das escamas dos peixes. Os peixes também trazem complexidade adicional para a compreensão das características hidrofílicas e oleofílicas em comparação com outras superfícies repelentes de líquidos naturais, como asas de borboleta e folhas de lótus. Essas propriedades inspiraram o desenvolvimento de superfícies artificiais para itens que usamos no dia a dia. Pesquisadores da Universidade de Alberta e da Universidade de York, no Canadá, analisaram cuidadosamente a molhabilidade subaquática de escamas de peixes – com e sem muco – para estabelecer a importância relativa do muco e da arquitetura das escamas de peixes em ditar a superoleofobicidade subaquática.

Preparação e análise de amostras

Os experimentos foram conduzidos em escamas de peixes extraídas de tilápia obtidas no supermercado local em Edmonton, Canadá. Pequenas porções dos peixes foram seccionadas com uma faca cirúrgica esterilizada e o corpo do peixe abaixo da derme foi cuidadosamente removido para obter amostras planas. Essas seções foram então transferidas em lâminas de vidro de microscópio para fornecer suporte rígido para as escamas dos peixes.

Um protocolo estabelecido foi utilizado para remover a camada de muco das escamas de peixe, as quais foram então enxaguadas com água ultrapura ELGA de resistividade de 18,2 MΩ/cm de um sistema PURELAB®, antes de serem analisadas por espectroscopia ATR- FTIR para distinguir a presença e ausência de muco.

Uma técnica subaquática de deposição de gota sem agulha – aplicando óleo de silício como fluido modelo e óleo de canola para criar uma interface óleo-água – foi usada para estimativa precisa do ângulo de contato estático da gota de óleo em escamas de peixes subaquáticas, com e sem muco. A quantificação precisa do ângulo de contato foi determinada pela separação entre a área de contato da base da gota de óleo e as escamas de peixe. Colocando um analisador de formato de gota modificado com uma fonte de luz adicional e difusor atrás da cubeta de vidro contendo as escalas ajudou a alcançar a precisão necessária.

Os resultados

A técnica de deposição de gota sem agulha, juntamente com iluminação adequada para determinar a área de contato da gota na escama de peixe, permitiu quantificar corretamente o ângulo de contato das escamas de peixe. Verificou-se que a repelência subaquática de escamas de peixes ao óleo se deve inteiramente à formação da camada de muco como parte de seu mecanismo de defesa, que produz um ângulo de contato inédito próximo a 180 °. A caracterização da camada de muco por espectroscopia ATR-FTIR mostrou que certos grupos funcionais da camada de muco – hidroxila, amina e carbonila – são responsáveis ​​por essa superoleofobicidade extrema das escamas dos peixes.

Na ausência da camada de muco, o ângulo de contato diminui significativamente para cerca de 150°, tornando as escamas menos oleofóbicas. Esse resultado pode ser atribuído às micro ou nanoestruturas hierárquicas inerentes às escalas. Este estudo demonstra conclusivamente o papel da camada de muco do peixe para gerar superoleofobicidade, em vez da noção comum de que as estruturas hierárquicas das escamas são a única razão para tal comportamento subjacente.

Aplicações futuras

Esta investigação abre ainda mais a necessidade de compreender a molhabilidade subaquática da vida marinha. Tais estudos podem auxiliar nas estruturas “biomimic” por meio de um extenso processo de micro ou nanofabricação para gerar superfícies superoleofóbicas, superhidrofóbicas e onifóbicas.

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