Este é um cogumelo champignon vivo, equipado com nanofitas de grafeno impressas em 3D (preto), que coletam eletricidade gerada por cianobactérias impressas em 3D densamente compactadas (verde).[Imagem: Sudeep Joshi/Stevens Institute of Technology]
Cianobactérias produtoras de energia
Um cogumelo comestível comum, daqueles que podem ser comprados em uma mercearia, foi transformado em um cogumelo biônico após receber uma infusão de cianobactérias, que geram eletricidade, e nanofitas de grafeno, para coletar a corrente.
A capacidade das cianobactérias de produzir eletricidade é bem conhecida e aproveitada pela bioengenharia. No entanto, o uso desses micróbios tem sido limitado porque as cianobactérias não sobrevivem por muito tempo em superfícies artificiais, mesmo as biocompatíveis.
Sudeep Joshi, do Instituto de Tecnologia Stevens, nos EUA, perguntou-se se os cogumelos champignons, que abrigam naturalmente uma rica microbiota - mas não especificamente cianobactérias - não seriam um ambiente adequado para essas bactérias, fornecendo-lhes nutrientes, umidade, pH e temperatura adequadas para que elas pudessem produzir eletricidade por um período mais longo do que o alcançado com os dispositivos sintéticos testados até agora.
Os testes confirmaram que a ideia é boa, com as células cianobacterianas durando vários dias a mais quando colocadas sobre o cogumelo, em comparação com superfícies de silicone e mesmo com cogumelos mortos.
"Os cogumelos servem essencialmente como um substrato ambiental adequado com funcionalidade avançada de nutrir as cianobactérias produtoras de energia. Mostramos pela primeira vez que um sistema híbrido pode incorporar uma colaboração artificial, ou uma simbiose sintética, entre dois reinos microbiológicos diferentes," disse Joshi.
O bio-híbrido funde nanotecnologia, bactérias e fungo para produzir eletricidade. [Imagem: ACS/Nano Letters]
Cogumelo biônico
Para cultivar seu cogumelo biônico, Joshi primeiro usou uma impressora 3D para aplicar uma tinta eletrônica contendo nanofitas de grafeno no chapéu do champignon, criando um padrão ramificado de fiação eletricamente condutora.
A seguir foi aplicada uma biotinta contendo cianobactérias seguindo um padrão espiral, para cruzar com a fiação aplicada anteriormente em vários pontos. Nesses locais, os elétrons podem escapar das membranas externas das bactérias para a rede condutora de nanofitas de grafeno.
Para os primeiros testes, a fotossíntese das cianobactérias foi ativada por uma lua artificial, gerando uma corrente de 65 nanoAmperes. Embora essa corrente seja insuficiente para alimentar um equipamento eletrônico, os pesquisadores afirmam que uma série de cogumelos biônicos poderia gerar uma corrente suficiente para acender um LED ou alimentar um sensor.
A equipe já está trabalhando para tentar gerar correntes mais altas, mas também está de olho em outras espécies bacterianas para executar funções úteis, como a bioluminescência.
"Com este trabalho, podemos imaginar enormes oportunidades para aplicações de uma nova geração de bio-híbridos. Por exemplo, algumas bactérias podem brilhar, enquanto outras sentem toxinas ou produzem combustível. Integrando esses micróbios com nanomateriais, podemos construir muitos outros bio-híbridos projetados para o meio ambiente, defesa, saúde e muitos outros campos," disse o professor Manu Mannoor.
Bibliografia:
Bacterial Nanobionics via 3D Printing
Sudeep Joshi, Ellexis Cook, Manu S. Mannoor
Nano Letters
DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b02642
FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA
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