Microcolheita: Como colher sem arrancar as plantas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/06/2021

Um sistema de visão de máquina e inteligência artificial localiza os metabólitos dentro das células das plantas.
[Imagem: Kaare Hartvig Jensen]

Colheita celular

Virtualmente todos os medicamentos e grande parte dos químicos industriais são derivados da natureza, originalmente descobertos em plantas.

Então, por que não ir diretamente às plantas e coletar esses compostos valiosos?

Essa é a ideia do professor Kaare Jensen, da Universidade Técnica da Dinamarca.

Mas Jensen não gosta dos tradicionais processos de extração, sejam químicos ou mecânicos, que geram toneladas de resíduos e exigem etapas caras e demoradas de purificação.

Em vez disso, ele está propondo a ideia de "pescar" os chamados metabólitos diretamente dentro das células das plantas, sem a necessidade de colher, transportar e processar a biomassa.

"Todas as substâncias são produzidas e armazenadas dentro de células individuais na planta. É aí que você tem que ir se quiser o material puro. Quando você colhe a planta inteira ou separa os frutos dos galhos, você também colhe uma grande quantidade de tecido que não contém a substância na qual você está interessado.

"Portanto, há duas perspectivas para isso: Se você quer extrair as substâncias puras, você precisa fazer isso célula por célula. E, quando você pode fazer isso, como mostramos, não precisa colher a planta. Então você pode colocar um pequeno robô e ele pode funcionar sem danificar a planta," explica Jensen.

Microcolheita

A técnica não é muito diferente de pegar uma seringa e puxar uma substância gota por gota.

No laboratório funcionou; o desafio agora é aumentar a produtividade.
[Imagem: Kaare Hartvig Jensen]

Só que estamos falando de enfiar uma agulha em células individuais, que medem cerca de 100 micrômetros de diâmetro. Assim, a agulha não pode ter mais do que 10 micrômetros de diâmetro, o que torna virtualmente impossível usar a abordagem manualmente - além de economicamente inviável.

A equipe então criou um sistema robotizado para analisar imagens da planta, reconhecer onde está cada célula e então inserir a agulha célula por célula, de forma a obter precisão e produtividade.

O equipamento começa batendo fotos da planta, que são analisadas pelo sistema de visão artificial e gera dados para controlar o microrrobô, que faz a extração dos metabólitos.

"É tudo feito com uma câmera de microscópio. Para começar, marquei manualmente os píxeis nas imagens de microscopia, que mostram as células que o robô irá colher. Essas informações foram então usadas para treinar um computador para encontrar células semelhantes em novas imagens," conta o pesquisador Magnus Paludan.

Coletar sem derrubar as árvores

Os primeiros experimentos de teste foram feitos em folhas e caules de pequenas plantas, mas a equipe acredita que seu enfoque "gota a gota" pode ser ampliado para operar em larga escala, sem precisar pensar em novas culturas ou em derrubar florestas.

Além de coletar compostos de interesse biomédico, a equipe acredita que é possível pensar até mesmo em coletar biocombustíveis.

"Nas florestas do norte do Canadá e da Rússia existem florestas de abetos com cerca de 740 bilhões de árvores, que estão completamente intocadas. Isso é cerca de 25% do número total de árvores do planeta. Com o desenvolvimento dessa tecnologia, podemos fazer extração de açúcar e biocombustível sem derrubar ou danificar as árvores," aposta Jensen.

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