Revolucionário: "material vivo" impresso em 3D capaz de tornar a água potável de forma sustentável
Os cientistas conseguiram conceber um material polimérico com um sistema biológico impresso em 3D que tem um grande potencial sustentável e ecológico e é capaz de remover os poluentes da água.
Um grupo de investigadores da Universidade da Califórnia (UCSD), em San Diego, EUA, concebeu um "material vivo" impresso em 3D para remover os poluentes orgânicos da água e torná-la potável. Além disso, esta descoberta é revolucionária porque este material tem um grande potencial e é amigo do ambiente e sustentável.
Dabika Datta, investigador do Departamento de Nanoengenharia da UCSD e principal autor do artigo publicado na revista Nature, explica: "Embora se trate de um sistema relativamente simples, o que conseguimos com o nosso grupo de cientistas é uma nova estratégia revolucionária que nos poderá ajudar a limpar os poluentes na água."
Recorde-se que, pelo menos, 2,2 mil milhões de pessoas no mundo não têm acesso a água potável e 400 milhões são obrigadas a tirar água de poços e nascentes desprotegidos ou a recolhê-la diretamente de lagos, lagoas, rios e ribeiros sem tratamento antes do consumo, o que provoca múltiplas doenças.
Assim, é evidente a importância deste avanço científico e, mais ainda, as oportunidades que abre para o futuro, contribuindo para alcançar o acesso universal e equitativo à água segura e a preços acessíveis, tal como se afirma num dos 17 ODS (concretamente o Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 6).
Jon Pokorski, professor de nanoengenharia na UCSD e parte deste grupo de investigação, afirma: "O que é inovador é a combinação de um material polimérico com um sistema biológico para criar um 'material vivo' que pode funcionar e responder a estímulos de formas que os materiais sintéticos normais não conseguem.
Criar um "material vivo" com propriedades de limpeza da água
O trabalho de investigação acima referido, intitulado "Phenotypically complex living materials containing modified cyanobacteria", explica que o domínio dos "materiais vivos artificiais" se situa na interseção da ciência dos materiais e da biologia sintética e tem por objetivo desenvolver materiais capazes de sentir e responder ao ambiente.
Neste estudo, utilizaram a impressão 3D para fabricar um material biocomposto de cianobactérias capaz de produzir múltiplos resultados funcionais em resposta a um estímulo químico externo e demonstraram as vantagens da utilização de técnicas de fabrico aditivo para controlar a forma do material fotossintético fabricado.
Como prova inicial do conceito, utilizaram um riboswitch sintético (um segmento de ARN mensageiro de uma célula bacteriana que reconhece e liga uma pequena molécula envolvida no metabolismo normal dessa célula) para regular a expressão de uma proteína indicadora de fluorescência amarela em Synechococcus elongatus PCC 7942 dentro de uma matriz de hidrogel.
Uma estirpe de S. elongatus é modificada para produzir uma enzima lacase oxidativa, que pode ser utilizada para neutralizar alguns poluentes orgânicos, tais como antibióticos, medicamentos, corantes, etc. Neste caso, os cientistas utilizaram o seu biomaterial sensível para demonstrar que era capaz de "descontaminar" a água do corante índigo carmim.
Ao integrar cianobactérias sensíveis a estímulos geneticamente modificadas em desenhos volumétricos impressos em 3D, os cientistas demonstraram materiais biocompostos fotossintéticos programáveis capazes de produzir resultados funcionais, incluindo, como vimos, a biorremediação, que limpa a água de poluentes.
Água limpa e a minimização do impacto ambiental
Estas células são concebidas para a morte celular induzida, a fim de eliminar a sua presença quando a sua atividade já não for necessária, ou seja, quando tiverem terminado o seu trabalho. Esta última função é muito importante para a biocontenção e para a minimização do impacto ambiental, razão pela qual a mencionamos como um método revolucionário devido ao seu grande potencial, mas também sustentável e amigo do ambiente.
Estas células autodestroem-se quando entram em contacto com a substância teofilina, uma molécula que se encontra no chá e no chocolate. Graças a esta capacidade da UCSD, as células desaparecerão depois de terem feito o seu trabalho.
Impressão 3D do material vivo criado
Esta mistura obtida como um "material vivo" foi finalmente introduzida numa impressora 3D, pelo que os investigadores experimentaram diferentes geometrias para chegar ao design mais eficiente. A conclusão a que chegaram foi que a estrutura que melhor se adequava às suas necessidades era uma grelha.
Esta forma foi escolhida porque tem uma elevada relação superfície/volume, o que coloca a maioria das cianobactérias perto da superfície do material para aceder a nutrientes, gases e luz. O aumento da área de superfície torna o material mais eficaz durante o seu trabalho de "descontaminação".