Notícia

Cientistas da Universidade de Coimbra usam bactérias como fábricas de matéria-prima para impressão 4D

Cristina Pinto, Universidade de Coimbra

Fonte

Universidade de Coimbra

Data

sexta-feira, 12 novembro 2021 06:30

Áreas

Biotecnologia. Engenharia Biomédica. Manufatura Aditiva.

Uma equipe multidisciplinar de cientistas da Universidade de Coimbra, em Portugal, desenvolveu materiais para tornar a impressão 4D (em quatro dimensões) sustentável e ecológica, baseada em celulose produzida por bactérias. O projeto abre portas a um sem número de aplicações, desde a medicina até nos transportes e setor têxtil.

A impressão 4D surge a partir da impressão 3D, acrescentando a dimensão tempo, permitindo imprimir objetos tridimensionais inteligentes, ou seja, objetos que, com o tempo e mediante estímulos externos, como a temperatura, luz ou pH, entre outros, mudam de forma.

Poderá a celulose bacteriana fazer a ponte entre a impressão 3D e 4D?

Esta foi a questão de partida para o desenvolvimento do projeto, liderado pela Dra. Ana Paula Piedade, pesquisadora e professora da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC). Com financiamento de 250 mil euros (cerca de R$ 1,55 milhão) da Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) e por fundos europeus (COMPETE 2020), o projeto conta com a colaboração do Instituto Politécnico da Leiria (IPL), também em Portugal.

Para poder responder à questão, a equipe decidiu utilizar as bactérias como “ferramentas vivas” na produção de celulose, um polímero natural altamente versátil. À semelhança do que acontece em qualquer empresa, o processo de recrutamento e seleção é uma etapa fundamental. Assim, a equipe de Microbiologia Ambiental da Universidade de Coimbra que integra o projeto começou por identificar um conjunto de bactérias e selecionar as que demonstraram ter mais capacidade para a função. Para tal, recorreu à Coleção de Culturas de Bactérias da Universidade de Coimbra (UCCCB).

“Através da análise genômica, o grupo de microbiologia identificou as bactérias que possuem genes para a produção de celulose. Foi então escolhido um conjunto de bactérias, que foram posteriormente caracterizadas e testadas, tendo sido selecionadas duas estirpes”, explicou a Dra. Ana Paula Piedade.

Concluído este processo, a “fábrica” de bactérias iniciou o processo até se obter a celulose necessária para produzir um material que possibilitasse a impressão 4D. “As celuloses obtidas foram misturadas com polímeros dissimilares (com propriedades diferentes de cada uma das celuloses) e, a partir daí, produzimos os biocompósitos e desenvolvemos os filamentos adequados à impressão 4D”, descreveu a pesquisadora do Centre for Mechanical Engineering, Materials and Processes (CEMMPRE) da FCTUC.

Superados os vários obstáculos e desafios, foram impressos com sucesso diferentes tipos de objetos, abrindo portas a uma vasta gama de aplicações. Por exemplo, produzir “dispositivos que possam atuar em locais onde não há eletricidade, dispositivos capazes de mudar de forma conforme a solicitação mecânica que têm, roupas inteligentes para atletas de alta desempenho, que regulam a transpiração em função da temperatura ambiente, dispositivos biomédicos, enfim, há um ‘mundo de possibilidades'”, apontou a líder do projeto.

A tecnologia agora desenvolvida é sustentável e de baixo custo, porque as bactérias apenas necessitam de ‘comida’” (que pode ser, por exemplo, resíduos alimentares) para produzirem celulose, e são amigas do ambiente: “97% do material usado fica na própria peça que é impressa, ou seja, o resíduo produzido é mínimo e, mesmo assim, esse resíduo pode ser usado para a produção de mais filamentos”, sublinhou  a Dra. Ana Paula Piedade.

Além disso, quer o material compósito quer a celulose são completamente biodegradáveis e biocompostáveis. Outra grande vantagem de usar as bactérias é o facto de elas produzirem celulose pura, ao contrário, por exemplo, da celulose obtida das árvores, que exige vários tratamentos de purificação.

A cientista da FCTUC esclareceu ainda que estas bactérias usadas para a fabricação de celulose não são patogênicas: “Pelo contrário, são fortes aliadas para tornar possível a impressão 4D. Não podemos esquecer que as bactérias resultam de milhões de anos de evolução, elas aprendem e adaptam-se”.

A fase seguinte da pesquisa vai centrar-se no desenho de estruturas para aplicações específicas, notadamente na concepção de dispositivos que possam tirar vantagem deste efeito 4D. “Vamos explorar diferentes abordagens para a fabricação de dispositivos 4D, pois é necessário pensar muito bem como é que vamos imprimir, definir a geometria do que se vai imprimir e otimizar processos que garantam o efeito de 4D”, concluiu a pesquisadora.

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Coimbra.

Fonte: Cristina Pinto, Universidade de Coimbra. Imagem: Professora Dra. Ana Paula Piedade e a doutoranda Catarina Pinho, da Universidade de Coimbra. Fonte: Cristina Pinto, Universidade de Coimbra.

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