09/04/2020 - 18:04
Pesquisadores da Universidade de Cambridge (Reino Unido) e da Universidade da Califórnia em San Diego (EUA) imprimiram em 3D estruturas inspiradas em corais capazes de cultivar densas populações de algas microscópicas. Os resultados da pesquisa, publicados na revista “Nature Communications”, abrem as portas para novos materiais inspirados na natureza e suas aplicações para a conservação de corais.
No oceano, corais e algas têm uma complexa relação simbiótica. O coral fornece hospedagem para as algas, enquanto as algas produzem açúcares para o coral através da fotossíntese. Essa relação é responsável por um dos ecossistemas mais diversos e produtivos da Terra, o recife de coral.
“Os corais são altamente eficientes na coleta e no uso da luz”, disse o primeiro autor do estudo, Daniel Wangpraseurt, do Departamento de Química de Cambridge. “Em nosso laboratório, estamos procurando métodos para copiar e imitar essas estratégias da natureza para aplicações comerciais.”
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Wangpraseurt e seus colegas imprimiram estruturas em coral em 3D e as usaram como incubadoras para o crescimento de algas. Eles testaram vários tipos de microalgas e descobriram que as taxas de crescimento eram 100 vezes mais altas do que nos meios de crescimento líquido padrão.
Para criar estruturas complexas de corais naturais, os pesquisadores usaram uma técnica rápida de bioimpressão 3D originariamente desenvolvida para a impressão de células hepáticas artificiais.
Microambiente copiado
As estruturas inspiradas em corais foram altamente eficientes na redistribuição da luz, assim como os corais naturais. Apenas materiais biocompatíveis foram utilizados para fabricar os corais biônicos impressos em 3D.
“Desenvolvemos um tecido artificial de coral e um esqueleto com uma combinação de géis de polímeros e hidrogéis enriquecidos com nanomateriais de celulose para imitar as propriedades ópticas dos corais vivos”, disse Silvia Vignolini, também do Departamento de Química de Cambridge, que liderou a pesquisa. “A celulose é um biopolímero abundante; é excelente na dispersão da luz e a usamos para otimizar a entrega de luz em algas fotossintéticas.”
A equipe usou tomografia de coerência óptica para digitalizar corais vivos e utilizar os modelos para seus projetos impressos em 3D. A bioimpressora 3D personalizada usa luz para imprimir estruturas de microescala de coral em segundos. O coral impresso copia estruturas naturais de coral e propriedades de captação de luz, criando um microambiente artificial para as microalgas vivas.
“Ao copiar o micro-habitat hospedeiro, também podemos usar nossos corais bioimpressos em 3D como um sistema modelo para a simbiose entre algas e corais, que é urgentemente necessária para entender a quebra da simbiose durante o declínio dos recifes de coral”, disse Wangpraseurt. “Existem muitas aplicações diferentes para nossa nova tecnologia. Criamos recentemente uma empresa, chamada mantaz, que usa abordagens de colheita de luz inspiradas em corais para cultivar algas para bioprodutos em países em desenvolvimento. Esperamos que nossa técnica seja escalável para que possa ter um impacto real no biossetor de algas e, finalmente, reduzir as emissões de gases de efeito estufa responsáveis pela morte dos recifes de coral.”
