Engenheiros e biólogos descobrem que os materiais vivos podem ser fabricados de forma sustentável e sem costuras
Os materiais vivos podem ser fabricados utilizando uma vasta paleta de ingredientes, descobriram biólogos e engenheiros numa descoberta surpreendente. Então, qual é o material vivo do futuro que eles criaram?
Os materiais sustentáveis são alimentados pela luz solar e por micróbios vivos que removem os poluentes da água, libertam oxigénio numa ferida ou recuperam após danos. A sua criação poderá tornar-se mais simples graças ao trabalho de equipa entre engenheiros e biólogos da Universidade da Califórnia em San Diego.
Esta equipa interdisciplinar descobriu uma forma de fabricar Engineered Living materials (ELMs) - uma classe de materiais que funde micróbios vivos com polímeros sintéticos.
Os ELMs são normalmente gerados pela mistura de células vivas num polímero antes de este endurecer, mas apenas podem ser utilizados materiais de partida biocompatíveis. Este outro método introduz as células vivas depois de o polímero estar formado, utilizando as caraterísticas de “mudança de forma” de um polímero.
Alguns polímeros estavam fora dos limites devido à sua toxicidade para as células vivas, mas esta abordagem mostra que agora podem ser utilizados mais materiais. “Mostrámos pela primeira vez que a difusão é um método viável para criar ELMs, permitindo que outros utilizem uma maior variedade de polímeros para criar ELMs no futuro”, disse a coautora Lisa Tang, uma estudante de doutoramento em engenharia química do grupo de investigação de Bae.
Polímero sensível à temperatura pode "mudar de forma"
Os investigadores utilizaram um polímero que é sensível à temperatura. Pode ser utilizado para expelir água, como se estivesse a espremer uma esponja. A incorporação de cianobactérias amoleceu o polímero e fê-lo mudar de forma. Isto levou à descoberta de uma enzima segregada anteriormente desconhecida que degradou ligeiramente o material.
Estas experiências podem levar a novas surpresas como esta. Nathan Soulier, bolseiro de pós-doutoramento no laboratório de Golden, afirmou: “Estas descobertas surpreendentes realçam o valor do estudo de sistemas dinâmicos e sem equilíbrio, como os materiais vivos artificiais (ELM)”.
A equipa questiona se abordagens semelhantes podem ser aplicadas a outros materiais como o pH ou polímeros condutores de eletricidade. Esta questão poderá ser investigada noutros estudos.
Mas, no caso das cianobactérias, estas parecem oferecer novas possibilidades para os ELM, uma vez que podem até ser geneticamente modificadas para produzir químicos ou realizar tarefas como a limpeza de poluentes. Estas poderiam servir como ingredientes sustentáveis, tirando partido da energia do sol.
“Ao integrar os organismos fotossintéticos na ciência dos materiais, podemos aproveitar a energia renovável do sol para criar materiais valiosos”, afirmou Bae. “Há uma grande necessidade de alternativas sustentáveis às práticas atuais que dependem de recursos finitos, e os MLF podem oferecer um caminho a seguir”.
O aproveitamento da energia natural do sol para criar materiais pode tornar-se uma parte sustentável da futura indústria da construção, se este método puder ser ampliado.
Referência da notícia
“A responsive living material prepared by diffusion reveals extracellular enzyme activity of cyanobacteria”. Proceedings of the National Academy of Sciences.