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Muito além da biofabricação de órgãos para transplante, a Bioimpressão é uma tecnologia altamente versátil e cheia de possibilidades. Na matéria desta semana, a Bioedtech apresenta o uso da Bioimpressão para a produção de estruturas similares a corais.
Os corais são um grupo de animais marinhos, do filo cnidário, que podem formar colônias de diferentes tamanhos e formas. Os corais tem seu corpo composto por pólipos (responsável pela alimentação e excreção) e um esqueleto de calcário. Os corais são considerados um dos ecossistemas mais diversos e valiosos de todo o planeta (Fig 1).
Os corais formadores de recife vivem em simbiose com as algas, onde os corais atuam como um suporte/microambiente para as algas, enquanto as algas produzem açúcares para os corais, por meio da fotossíntese. Na natureza, os corais são um dos organismos mais eficientes no uso, captura e conversão de luz para gerar energia. E eles fazem isso em ambientes extremos, onde a luz é altamente flutuante e há espaço limitado para crescer.
Logo, entender melhor esse ecossistema e conseguir mimetizá-lo abre portas para o desenvolvimento de novas soluções mais sustentáveis (bioenergia), assim como também pode auxiliar na conservação dos recifes de corais que, apesar de ser um ecossistema extremamente rico e necessário, atualmente corre um sério risco de extinção.
Dentro deste contexto, pesquisadores da Universidade da Califórnia e da Universidade de Cambridge bioimprimiram estruturas 3D inspiradas em corais capazes de mimetizar a relação simbiótica entre corais-algas. O objetivo do grupo de pesquisa foi desenvolver – por meio da Bioimpressão – um conjunto de corais que pudessem atuar como “incubadoras” para o cultivo em larga escala de algas. Gerando um construído otimizado, com a capacidade de absorção de luz solar superior à de um coral da natureza.
Para isso, a composição do coral bioimpresso consistiu em um esqueleto polimérico (PEGDA) conjugado com nanocristais de celulose e um tecido (corpo) composto por uma biotinta de hidrogel a base de gelatina (GelMa), algas vivas e nanocristais de celulose. Para mimetizar os tentáculos dos corais reais, os pesquisadores adicionaram estruturas cilíndricas na superfície do coral bioimpresso (Fig 2).
A estratégia de incorporar nanocristais de celulose + estruturas cilíndricas na superfície do coral, permitiu que mais luz fosse focada nas algas, aumentando a taxa de absorção de luz e, por conseguinte, a capacidade fotossintetizante das algas. Nos testes realizados, foi observada uma alta colonização das algas, de até 100x mais densa do que nos corais da natureza. A biotinta utilizada foi biocompatível com as algas e manteve a estabilidade estrutural do coral bioimpresso pós Bioimpressão. Os corais também apresentaram maior capacidade fotossintetizante quando comparado com os corais da natureza (Fig 3).
Por meio da estratégia desenvolvida, os pesquisadores esperam poder utilizar os corais bioimpressos como fotobiorreatores otimizados, para o crescimento em larga escala de algas (Fig 4). Essa biomassa gerada, poderá ter diversas aplicações biotecnológicas, atuando, por exemplo, como matéria-prima para a produção de biocombustíveis.
Devido a capacidade das algas de gerar subprodutos de interesse comercial, como proteínas, óleos e carotenoides, uma outra aplicabilidade seria também no setor cosmético, gerando produtos não tóxicos e eco-friendly. Uma vez que a Bioimpressão gera construídos mais miméticos, os corais bioimpressos também são excelentes fontes de estudo sobre esse ecossistema marinho e pode auxiliar os estudos em direção a conservação do mesmo.
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Referências
BRASIL, Serviço Geológico do. Corais. Disponível em: http://cprm.gov.br/publique/CPRM-Divulga/Corais-1297.html. Acesso em: 17 jul. 2021.
WANGPRASEURT, Daniel; YOU, Shangting; AZAM, Farooq; JACUCCI, Gianni; GAIDARENKO, Olga; HILDEBRAND, Mark; KÜHL, Michael; SMITH, Alison G.; DAVEY, Matthew P.; SMITH, Alyssa. Bionic 3D printed corals. Nature Communications, [S.L.], v. 11, n. 1, p. 1-13, 9 abr. 2020. Springer Science and Business Media LLC. http://dx.doi.org/10.1038/s41467-020-15486-4.