Bioimpressão de corais marinhos para o setor energético

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).

Recife de corais [Fonte: Google Image]

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).


Esquerda: Zoom do coral na natureza, seu esqueleto (branco) e tecido (amarelo). Direita: Imagem de microscopia eletrônica de varredura do coral Bioimpresso [Retirado de Wangpraseurt et al., 2020]

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).


Coral Bioimpresso [Retirado de Wangpraseurt et al., 2020]

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.


Exemplo de fotobiorreatores [Fonte: Embrapa]

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.

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