Bactérias funcionam como micro-impressoras 3D

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/03/2021

Modelo de um alvéolo pulmonar construído pelas bactérias.
[Imagem: Valeria Azovskaya]

Bioimpressão 3D

Uma equipe de cientistas da Colômbia e da Finlândia usou bactérias especiais para produzir objetos tridimensionais feitos de nanocelulose, um material extremamente versátil e com uma série quase inumerável de propriedades atraentes.

Com a técnica, Luiz Greca e seus colegas conseguem orientar o crescimento das colônias bacterianas por meio do uso de superfícies fortemente hidrofóbicas - ou super-hidrofóbicas.

Ao contrário dos objetos fibrosos feitos através dos métodos atuais de impressão 3D, a nova técnica permite que nanofibras - com um diâmetro mil vezes mais fino que um fio de cabelo humano - sejam alinhadas em qualquer orientação, mesmo entre camadas, e com vários gradientes de espessura e topografia, abrindo novos possibilidades de aplicação na regeneração de tecidos.

"É como ter bilhões de minúsculas impressoras 3D que cabem dentro de uma garrafa," explicou Greca, atualmente na Universidade Aalto, na Finlândia. "Podemos pensar nas bactérias como microrrobôs naturais que pegam os blocos de construção fornecidos a elas e, com as instruções adequadas, criam formas e estruturas complexas."

Os objetos fabricados têm um enorme potencial para uso médico, incluindo a regeneração de tecidos, ou como suporte para substituir órgãos danificados.

Esquema da técnica, da fabricação do molde por impressão 3D tradicional até a "biofabricação 3D".
[Imagem: Luiz G. Greca et al. - 10.1021/acsnano.0c03999]

Molde super-hidrofóbico

A cepa de bactéria usada pela equipe, a Komagataeibacter medellinensis, foi descoberta em um mercado na cidade de Medelin, Colômbia, por uma equipe da Universidade Pontifícia Bolivariana.

Essa bactéria aeróbia produz nanocelulose quando é posta em um molde de material super-hidrofóbico e suprida com água e nutrientes - açúcar, proteínas e ar.

A superfície super-hidrofóbica retém uma fina camada de ar, que leva as bactérias a criar um biofilme fibroso que reproduz a superfície e a forma do molde. Com o tempo, o biofilme fica mais espesso e os objetos ficam mais fortes, sem ficarem grudados no molde.

Micrografia dos aglomerados de nanocelulose que formam os objetos.
[Imagem: Luiz G. Greca et al. - 10.1021/acsnano.0c03999]

Material vivo

A equipe criou objetos 3D com dimensões que variam de um décimo do diâmetro de um único fio de cabelo até 20 centímetros.

Como as bactérias podem ser removidas ou deixadas no material final, os objetos 3D também podem "evoluir" como um organismo vivo ao longo do tempo.

"Nossa pesquisa realmente mostra a necessidade de entender os detalhes da interação das bactérias com as interfaces e sua capacidade de fazer materiais sustentáveis. Esperamos que estes resultados também inspirem os cientistas a trabalhar em superfícies repelentes de bactérias e na fabricação de materiais a partir de bactérias," disse o professor Blaise Tardy, cuja equipe usou recentemente a nanocelulose para fazer uma supercola ecológica.

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