Notícia

Bactérias condutoras de eletricidade podem auxiliar desenvolvimento tecnológico na área médica

Bactéria Geobacter sulfurreducens conduz eletricidade e poderia ser usada em nova geração de bioeletrônica

Wikimedia Commons

Fonte

Universidade de Virgínia

Data

segunda-feira, 8 abril 2019 12:55

Áreas

Bioquímica. Medicina. Biologia Celular. Bioeletrônica.

Cientistas fizeram uma descoberta surpreendente sobre como bactérias que vivem no solo e nos sedimentos podem conduzir eletricidade. As bactérias usam uma estrutura biológica inédita nunca antes vista na natureza, que poderia ser utilizada para miniaturizar a eletrônica, criar baterias potentes e minúsculas, construir marca-passos sem fios e desenvolver uma série de outras avanços.

Os cientistas acreditavam que a bactéria Geobacter sulfurreducens conduzia eletricidade através de apêndices comuns, semelhantes a pelos, chamados “pili”. Em vez disso, um pesquisador da Faculdade de Medicina da Universidade de Virgínia, nos Estados Unidos, e seus colaboradores determinaram que as bactérias transmitem eletricidade por meio de fibras impecavelmente ordenadas feitas de uma proteína totalmente diferente. Essas proteínas envolvem um núcleo de moléculas contendo metais, da mesma forma que um cabo elétrico contém fios de metal. Este “nanofio”, no entanto, é 100.000 vezes menor que a largura de um cabelo humano.

Essa estrutura minúscula, mas organizada, pode ser muito útil,  desde aproveitar o poder da bioenergia até limpar a poluição e criar sensores biológicos. Na verdade, poderia servir como ponte entre a eletrônica e as células vivas. “Existem todos os tipos de dispositivos médicos implantados que estão conectados a tecidos, como marca-passos, e isso pode levar a aplicações em que você tem dispositivos em miniatura conectados por esses filamentos de proteína”, disse o professor Dr. Edward H. Egelman, da Universidade de Virgínia. “Podemos agora imaginar a miniaturização de muitos dispositivos eletrônicos gerados por bactérias, o que é bastante surpreendente”, continua o pesquisador.

Pequena mas eficaz

As bactérias Geobacter desempenham papéis importantes no solo, incluindo a facilitação do turnover mineral e até a limpeza do lixo radioativo. Elas sobrevivem em ambientes sem oxigênio e usam nanofios para se livrarem do excesso de elétrons, o que pode ser considerado o equivalente à respiração. Esses nanofios têm fascinado cientistas, mas só agora que pesquisadores da Universidade de Virgínia, Universidade Yale e da Universidade da Califórnia em Irvine, foram capazes de determinar como a G. sulfurreducens usa esses fios orgânicos para transmitir eletricidade.

“A tecnologia [para entender esses nanofios] não existia até cerca de cinco anos atrás, quando os avanços na microscopia crio-eletrônica permitiram alta resolução”, explica o professor Egelman, do Departamento de Bioquímica e Genética Molecular da Universidade de Virgínia. “Temos um desses instrumentos aqui na universidade e, portanto, a capacidade de realmente entender em nível atômico a estrutura desses filamentos. … Então, esse é apenas um dos muitos mistérios que agora conseguimos resolver usando essa tecnologia, como o vírus que pode sobreviver em ácido em ebulição. E haverá outros”.

O Dr. Edward Egelman observou que, ao entender o mundo natural, inclusive em escalas muito pequenas, cientistas e fabricantes podem obter muitas ideias valiosas e úteis. “Um exemplo que vem à mente é a seda de aranha, que é feita a partir de proteínas como esses nanofios, mas é mais forte que o aço”, disse ele. “Ao longo de bilhões de anos de evolução, a natureza evoluiu materiais que possuem qualidades extraordinárias, e queremos aproveitar isso”, conclui o pesquisador.

Os resultados do estudo foram publicados na revista científica Cell.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Univirsidade de Virgínia (em inglês).

Fonte: Josh Barney, Universidade de Virgínia. Imagem: Geobacter sulfurreducens, Wikimedia Commons.

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