Fungos biônicos criados capazes de aproveitar bactérias e grafeno para obter energia
Cogumelos fantásticos. Suas propriedades, além do uso de alimentos, são múltiplas. Um novo estudo, conduzido por cientistas do Stevens Institute of Technology, tornou possível explorá-los para a produção de energia.
Os cientistas usaram um champignon comum e o tornaram biônico, sobrecarregando-o com cianobactérias impressas em 3D que geram eletricidade e grafeno que pode coletar corrente.
Um experimento que parece sair do conto de fadas de Alice no País das Maravilhas, mas os híbridos são parte de um esforço mais amplo para criar novas tecnologias ambientalmente corretas.
"Nesse caso, nosso sistema - esse cogumelo biônico - produz eletricidade", disse Manu Mannoor, professor de engenharia mecânica em Stevens. "Ao integrar cianobactérias capazes de produzir eletricidade, com materiais em nanoescala capazes de coletar corrente, fomos capazes de acessar melhor as propriedades exclusivas de ambos, aumentá-los e criar um sistema biônico funcional completamente novo."
A capacidade das cianobactérias de produzir eletricidade é bem conhecida, no entanto, os pesquisadores limitaram o uso desses micróbios em sistemas de bioengenharia porque as cianobactérias não sobrevivem muito em superfícies artificiais. Os cientistas se perguntaram se os cogumelos brancos, que naturalmente abrigam uma rica microbiota, poderiam ter fornecido o ambiente certo - nutrientes, umidade, pH e temperatura - para as cianobactérias produzirem eletricidade por um período mais longo.
Assim foi. Mannoor e o estudante de doutorado Joshi mostraram que as células de cianobactérias duram mais quando colocadas na tampa de um cogumelo champignon.
“Os fungos servem essencialmente como substrato ambiental com recursos aprimorados de nutrição para cianobactérias produtoras de energia. Mostramos pela primeira vez que um sistema híbrido pode incorporar uma colaboração artificial ou uma simbiose projetada entre dois reinos microbiológicos diferentes ”, disse Joshi.
Os cientistas usaram uma impressora 3D robótica para imprimir primeiro uma 'tinta eletrônica' contendo grafeno. Uma rede ramificada impressa que serve para coletar eletricidade na tampa do cogumelo. Podemos pensar nisso como uma mistura de agulhas que se inserem em uma única célula para acessar os sinais elétricos dentro dela.
Em seguida, eles imprimiram uma "bio-tinta" contendo cianobactérias na tampa do cogumelo em um padrão espiral que cruza com a tinta eletrônica em vários pontos de contato. Nesses locais, os elétrons podem se mover através das membranas externas das cianobactérias para a rede condutora de grafeno.
“Com este trabalho, podemos vislumbrar enormes oportunidades para aplicações bio-híbridas de próxima geração”, diz Mannoor. “Por exemplo, algumas bactérias podem se acender, enquanto outras detectam toxinas ou produzem combustível. Integrando perfeitamente esses micróbios com nanomateriais, poderíamos potencialmente fazer muitos outros bio-híbridos incríveis de design para o meio ambiente, defesa, saúde e muitos outros campos. "
O estudo foi publicado na Nano Letters.
Francesca Mancuso
