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‘Material vivo’ impresso em 3D pode descontaminar água

Fonte

UCSD | Universidade da Califórnia em San Diego

Data

sábado, 9 setembro 2023 11:25

Áreas

Biologia. Biotecnologia. Engenharia Ambiental. Materiais. Microbiologia. Nanotecnologia. Saneamento. Saúde. Sustentabilidade. Tecnologias.

Pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD), nos Estados Unidos, desenvolveram um novo tipo de material que poderia oferecer uma solução sustentável e ecológica para retirar poluentes da água.

Chamado de ‘material vivo projetado’, o material é uma estrutura impressa em 3D feita de um polímero à base de algas marinhas combinado com bactérias que foram geneticamente modificadas para produzir uma enzima que transforma vários poluentes orgânicos em moléculas inofensivas. As bactérias também foram projetadas para se autodestruir na presença de uma molécula chamada teofilina, frequentemente encontrada no chá e no chocolate. Isso oferece uma maneira de eliminá-las depois de terem feito seu trabalho.

Os pesquisadores descreveram o novo material descontaminante em artigo publicado na revista científica Nature Communications.

“O que é inovador é o emparelhamento de um material polimérico com um sistema biológico para criar um material vivo que pode funcionar e responder a estímulos de uma forma que os materiais sintéticos normais não conseguem”, disse o Dr. Jon Pokorski, professor de Nanoengenharia na UCSD que coliderou a pesquisa.

O trabalho foi uma colaboração entre engenheiros, cientistas de materiais e biólogos do Centro de Ciência e Engenharia de Pesquisa de Materiais (MRSEC) da UCSD. Os pesquisadores principais da equipe multidisciplinar incluem os professores de Biologia Molecular Dra. Susan Golden e Dr. James Golden e o professor de Nanoengenharia Dr. Shaochen Chen.

“Esta colaboração permitiu-nos aplicar o nosso conhecimento da Genética e de Fisiologia das cianobactérias para criar um material vivo”, disse a Dra. Susan Golden, membro do corpo docente da Escola de Ciências Biológicas da UCSD. “Agora podemos pensar de forma criativa sobre a engenharia de novas funções em cianobactérias para produzir produtos mais úteis.”

Para criar o material vivo deste estudo, os pesquisadores usaram alginato, um polímero natural derivado de algas marinhas, hidrataram-no para formar um gel e misturaram-no com uma cianobactéria.

A mistura foi alimentada em uma impressora 3D. Depois de testar várias geometrias impressas em 3D para o material, os pesquisadores descobriram que uma estrutura semelhante a uma grade era ideal para manter as bactérias vivas. O formato escolhido possui alta relação área superficial/volume, o que coloca a maior parte das cianobactérias próximas à superfície do material para acessar nutrientes, gases e luz.

“O material vivo pode atuar sobre o poluente de interesse e, em seguida, uma pequena molécula pode ser adicionada para matar as bactérias. Dessa forma, podemos aliviar quaisquer preocupações sobre a presença de bactérias geneticamente modificadas no meio ambiente”, explicou o Dr. Jon Pokorski.

Uma solução preferível, observam os pesquisadores, é fazer com que as bactérias se destruam sem a adição de produtos químicos. Esta será uma das direções futuras desta pesquisa.

“Nosso objetivo é fabricar materiais que respondam a estímulos já presentes no ambiente”, concluiu o professor Pokorski.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade da Califórnia em San Diego (em inglês).

Fonte: Liezel Labios, UCSD. Imagem: o material vivo é impresso em 3D como uma estrutura semelhante a uma grade. Fonte: David Baillot, Escola de Engenharia da Universidade da Califórnia em San Diego.