Material vivo limpa água contaminada e se autodestrói

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/09/2023

Um "material vivo", feito de um polímero natural combinado com bactérias geneticamente modificadas, oferece uma solução sustentável e ecológica para limpar os poluentes da água.
[Imagem: David Baillot/UCSD]

Material vivo projetado

Um novo tipo de material biotecnológico oferece uma solução sustentável e ecologicamente correta para limpar os poluentes da água.

Apelidado de "material vivo projetado", é uma estrutura impressa em 3D usando como base um polímero à base de algas marinhas combinado com bactérias vivas. Essas bactérias foram geneticamente modificadas para produzir uma enzima que transforma vários poluentes orgânicos em moléculas benignas.

As modificações genéticas nas bactérias também incluíram um mecanismo para que elas se autodestruam na presença de uma molécula chamada teofilina, frequentemente encontrada no chá e no chocolate. Isso oferece uma maneira de eliminá-las depois de elas terem feito seu trabalho de limpeza.

"O que é inovador aqui 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 professor Jon Pokorski, da Universidade da Califórnia em San Diego.

Para demonstrar o conceito, os pesquisadores modificaram geneticamente as cianobactérias para que elas produzam continuamente uma enzima descontaminante chamada lacase, que pode ser usada para neutralizar uma variedade de poluentes orgânicos, incluindo bisfenol A (BPA), antibióticos, medicamentos e corantes.

Como alvo, foi usado o poluente à base de índigo carmim, um corante azul amplamente utilizado na indústria têxtil para colorir jeans, e que é um sério problema ambiental. Nos testes, o material descoloriu uma solução aquosa contendo o corante.

Ilustração esquemática do uso de cianobactérias engenheiradas para a criação de materiais vivos responsivos a estímulos.
[Imagem: Debika Datta et al. - 10.1038/s41467-023-40265-2]

Limpa e se autodestrói

Para criar o material vivo, os pesquisadores usaram alginato, um polímero natural derivado de algas marinhas. Depois de hidratado, para formar um gel, o material recebeu a infusão de um tipo de bactéria fotossintética que vive na água, conhecida como cianobactéria, já geneticamente modificada para metabolizar o contaminante em vista.

A mistura foi então usada como "tinta" para uma impressora 3D. Depois de testar várias geometrias, a equipe descobriu que uma estrutura semelhante a uma grade é 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, o que lhes permite acessar nutrientes, gases e luz de que precisam para sobreviver. O aumento da área superficial também torna o material mais eficaz para cumprir sua função de descontaminação.

Agora a equipe pretende melhorar ainda mais o material, fazendo com que, ao final dos trabalhos, as bactérias se autodestruam, sem depender da adição de compostos químicos, como a teofilina usada neste protótipo.

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