Bactérias condutoras de eletricidade prometem avanços na medicina e na eletrônica

Bactérias condutoras de eletricidade prometem 
avanços na medicina e na eletrônica

Os cientistas fizeram uma descoberta surpreendente sobre como estranhas bactérias que vivem no solo e nos sedimentos podem conduzir eletricidade. As bactérias fazem isso, determinaram os pesquisadores, através de uma estrutura biológica inédita nunca antes vista na natureza - uma estrutura que os cientistas podem cooptar para miniaturizar a eletrônica, criar baterias potentes e pequenas, construir marca-passos sem fios e desenvolver uma série de outras. avanços médicos.

Os cientistas acreditavam que o Geobacter sulfurreducens conduzia eletricidade através de apêndices comuns, semelhantes a pêlos, chamados pili. Em vez disso, um pesquisador da Universidade de Virginia School of Medicine e seus colaboradores determinaram que as bactérias transmitem eletricidade através de fibras impecavelmente ordenadas feitas de uma proteína totalmente diferente. Essas proteínas envolvem um núcleo de moléculas contendo metais, da mesma forma que um cabo elétrico contém fios de metal. Este "nanofio", no entanto, é 100.000 vezes menor que a largura de um cabelo humano.

Essa estrutura minúscula, mas arrumada, acreditam os pesquisadores, pode ser tremendamente útil para tudo, desde aproveitar o poder da bioenergia até limpar a poluição e criar sensores biológicos. Na verdade, poderia servir como ponte entre a eletrônica e as células vivas.

"Existem todos os tipos de dispositivos médicos implantados que são conectados ao tecido, como os marcapassos com fios, e isso pode levar a aplicações onde você tem dispositivos em miniatura que estão realmente conectados por esses filamentos de proteína", disse Edward H. Egelman, PhD. "Podemos agora imaginar a miniaturização de muitos dispositivos eletrônicos gerados por bactérias, o que é bastante surpreendente".

Pequeno mas eficaz

As bactérias da Geobacter desempenham papéis importantes no solo, incluindo a facilitação do turnover mineral e até a limpeza do lixo radioativo. Eles sobrevivem em ambientes sem oxigênio e usam nanofios para se livrarem do excesso de elétrons, o que pode ser considerado o equivalente à respiração. Esses nanofios têm fascinado cientistas, mas é só agora que pesquisadores da UVA, Yale e da Universidade da Califórnia, Irvine, foram capazes de determinar como o G. sulfurreducens usa esses fios orgânicos para transmitir eletricidade.

"A tecnologia [para entender os nanofios] não existia até cerca de cinco anos atrás, quando os avanços na microscopia crio-eletrônica permitiram alta resolução", disse Egelman, do Departamento de Bioquímica e Genética Molecular da UVA. "Temos um desses instrumentos aqui na UVA e, portanto, a capacidade de realmente entender em nível atômico a estrutura desses filamentos. ... Então esse é apenas um dos muitos mistérios que agora conseguimos resolver usando esta tecnologia, como o vírus que pode sobreviver em ácido fervente, e haverá outros ".

Ele observou que, ao entender o mundo natural, inclusive nas menores escalas, cientistas e fabricantes podem obter muitas idéias valiosas e idéias úteis. "Um exemplo que vem à mente é a seda de aranha, que é feita de proteínas como esses nanofios, mas é mais forte que o aço", disse ele. "Ao longo de bilhões de anos de evolução, a natureza evoluiu materiais que têm qualidades extraordinárias, e queremos aproveitar isso."

Artigo:

Fengbin Wang, Yangqi Gu, J. Patrick O’Brien, Sophia M. Yi, Sibel Ebru Yalcin, Vishok Srikanth, Cong Shen, Dennis Vu, Nicole L. Ing, Allon I. Hochbaum, Edward H. Egelman, Nikhil S. Malvankar. Structure of Microbial Nanowires Reveals Stacked Hemes that Transport Electrons over Micrometers. Cell, 2019; 177 (2): 361 DOI: 10.1016/j.cell.2019.03.029

Fonte:

www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190404143747.htm

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