Pesquisadores do Imperial College London criaram blocos 3D que podem se reparar em resposta a danos. Esses "Tijolos Vivos" de engenharia especial aproveitam a capacidade da biologia de curar e reconstituir o material.
O trabalho, publicado na Nature Communications, pode levar à criação de materiais que detectam e curam seus próprios danos. Materiais capazes de reparar uma rachadura no pára-brisa, um rasgo na fuselagem de um avião ou um buraco na estrada.
Tijolos vivos que se reparam
Ao integrar blocos de construção em materiais de construção auto-reparáveis, os cientistas podem reduzir a quantidade de manutenção necessária e prolongar a vida útil e a utilidade de um material.
No passado, criamos biomateriais viver com sensores embutidos capazes de detectar sinais e mudanças ambientais. Agora criamos 'tijolos' vivos que podem detectar danos e reagir a eles. Curando e reparando a si mesmo.
Tom Ellis, Departamento de Bioengenharia do Imperial College, primeiro autor do estudo
Como funcionam os materiais de autocura?
Da mesma forma que a arquitetura usa tijolos modulares que podem ser montados em uma variedade de estruturas de construção, esta pesquisa demonstra que o mesmo princípio pode ser aplicado ao projeto e construção de materiais à base de celulose bacteriana.
Para criar esses materiais, as bactérias geneticamente modificadas chamaram Komagataeibacter rheticus para fazê-los produzir culturas de células em forma de esfera 3D fluorescentes, conhecidas como esferóides, e fornecer-lhes sensores que detectam danos. Eles então organizaram os esferóides em diferentes formas e padrões, demonstrando o potencial dos esferóides como 'blocos de construção modulares'.
Os resultados
A equipe usou um perfurador para danificar uma espessa camada de celulose bacteriana, um material semelhante a um andaime produzido por certas bactérias. Eles então inseriram os esferóides recém-crescidos nos buracos e, após incubar por três dias, viram um reparo excelente e estruturalmente estável que restaurou a textura e a aparência do material.
Ao colocar os esferóides na área danificada e incubar as colheitas, os tijolos vivos foram capazes de sentir o dano e regenerar o material para repará-lo.
Tom Ellis
Esta descoberta abre uma nova abordagem em que os materiais cultivados podem ser usados como módulos com funções adicionais às construtivas.
Possíveis aplicações: tijolos vivos para cada uso
Os possíveis tijolos vivos que podem surgir disso são muitos: por exemplo, com células de levedura que secretam proteínas medicamente relevantes, filmes reparadores de pele poderiam ser feitos pela produção dos hormônios e enzimas necessários por conta própria.
O desafio é imitar e combinar as diferentes características que a biologia tem a oferecer. Não se trata apenas de emular esses sistemas, mas de criar a biologia para fornecer funcionalidade adicional.
O próximo passo desse grupo de pesquisadores é desenvolver novos tijolos vivos, esferóides com propriedades diferentes. Você também precisa combiná-los com materiais como algodão, grafite e geléias para criar projetos mais complexos.
A pesquisa pode levar a novos dispositivos eletrônicos implantáveis ou patches de biossensores médicos.
