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TECNOLOGIA

Plantas biônicas

Pesquisadores inserem nanotubos em folhas e aumentam a capacidade de fotossíntese de vegetais, que, no futuro, poderão ser usados como biossensores ambientais e fontes de iluminação em estradas

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postado em 09/04/2014 16:00 / atualizado em 09/04/2014 10:30

Isabela de Oliveira /

A Arabidopsis thaliana, planta utilizada no estudo: capacidade de produção energética ampliada em 30% (Juan Pablo Giraldo/Divulgação) 
A Arabidopsis thaliana, planta utilizada no estudo: capacidade de produção energética ampliada em 30%

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT, na sigla em inglês) avançam nas tentativas de decifrar e melhorar os mecanismos da produção de energia das plantas, revolucionando as funções desses organismos essenciais para a vida. Se tudo correr bem no projeto, é possível que, num futuro não muito distante, eles sirvam como biossensores de monitoramento do ambiente e até brilhem, iluminando rodovias. Quem sabe até sirvam de antenas de celular?

Tudo isso poderá acontecer porque as plantas, como a grande parte dos organismos, têm um sistema biológico que reage a estímulos externos. Quando elas são expostas a fatores como a luz do Sol, poluentes, nutrientes e pestes, respondem com sinais elétricos que os cientistas conseguem interpretar e modular. A energia natural gerada por essas respostas pode ser produzida em quantidades muito maiores com alguns ajustes na complexa engenharia da fotossíntese (veja arte).

As “plantas ciborgues” já dominaram o laboratório de Michel Strano, líder de um time responsável por uma pesquisa publicada recentemente na revista Nature Materials. Felizmente, ao contrário do que se vê em filmes de cenários apocalípticos, em que os vegetais atacam humanos, os organismos modificados geneticamente não são hostis, mas apenas “turbinados” com tecnologia de ponta.

Inserindo nanotubos de carbono no cloroplasto (organela responsável pela fotossíntese) da espécie Arabidopsis thaliana, o pesquisador e sua equipe conseguiram fazer com que os organismos aumentassem sua capacidade de produzir energia e se tornassem capazes de detectar e alertar sobre a presença de gases nocivos ou poluentes. “As plantas são muito atraentes como uma plataforma de tecnologia”, afirma Strano. “Elas têm capacidade de autorreparação, sobrevivem em ambientes hostis e fornecem a própria fonte de alimentação e distribuição de água”, completa.

Marcelo Oliveira Rodrigues, professor do Instituto de Química da Universidade de Brasília (UnB), considera o estudo muito “inovador”. “O uso de nanotubos é realidade no desenvolvimento de sensores e células solares, mas inseri-los em um ser vivo é algo completamente inédito”, observa Rodrigues, que não participou do estudo.
Imagem mostra como os nanotubos se incorporaram nas folhas (Juan Pablo Giraldo/Divulgação) 
Imagem mostra como os nanotubos se incorporaram nas folhas

Mais energia
A equipe do MIT aplicou nas folhas uma solução com as nanopartículas, que penetraram nos minúsculos poros conhecidos como estomas. Os nanotubos aumentaram o fluxo de elétrons — uma parte fundamental do processo de fotossíntese — em até 30%. Isso significa que o ganho de produção de energia se deu na mesma medida. Ainda não está claro como isso aconteceu. Uma possibilidade é que os nanotubos tenham ajudado os cloroplastos a absorverem comprimentos de luz que não costumam ser utilizados pela planta, como a ultravioleta, a verde e o infravermelho próximo, num fenômeno conhecido como efeito antena.

“Mais pesquisas são necessárias para esclarecer o mecanismo”, admite Juan Pablo Giraldo, biólogo do MIT e coautor do artigo. “É uma questão que ainda estamos tentando responder no laboratório: qual é o impacto das nanopartículas na produção de combustíveis químicos como glicose?”, questiona Giraldo. Rodrigues, da UnB, acredita que muitos estudos ainda devem ser feitos, até para dimensionar as vantagens de se criar plantas biônicas. “A gente fala em nanobiotecnologia, mas não sabe até que ponto esses nanomateriais vão influenciar o meio biológico. Isso pode trazer benefícios, mas também pode trazer prejuízos”, pondera.

Campo promissor
Além de aumentar a eficiência energética, a equipe viu ser possível injetar nos vegetais nanotubos preparados para detectar a presença de materiais tóxicos e perigosos, como o peróxido de hidrogênio, o gás sarin e o TNT explosivo. Esse é um passo para transformar as plantas em biossensores de substâncias como essas. “Neste momento, quase ninguém se concentra nesse campo tão promissor”, observa Giraldo. “É uma oportunidade para os pesquisadores de biologia vegetal e de engenharia da nanotecnologia trabalharem em conjunto em uma área que tem um grande potencial”, assegura.

“Essa é uma demonstração maravilhosa de como a nanotecnologia pode ser acoplada à biologia sintética para modificar e melhorar a função dos organismos vivos. Nesse caso, as plantas”, avalia James Collins, professor de engenharia biomédica da Universidade de Boston. “Os autores mostraram que as nanopartículas podem ser usadas para melhorar a capacidade de fotossíntese das plantas, bem como transformá-las em biossensores”, acrescenta.

Rodrigues diz que não sabe dizer se um dia os nanotubos poderão ser realmente usados para criar dispositivos em seres vivos. “Pode ser que eles se tornem detectores de poluentes, mas isso deve demorar, porque a interface da engenharia com a parte biológica ainda está engatinhando. Mas os resultados são promissores”, atesta. Atualmente, essa tecnologia permite o desenvolvimento de kits de diagnósticos de tratamento a partir de nanopartículas, outro conjugado com proteínas para tratar câncer e para a produção de fármacos. “Dentro da perspectiva de inseri-la em seres vivos, não há nada. Por isso esse trabalho tem tanto mérito”, conclui o professor da UnB.

Potencial econômico
Os nanotubos de carbono são fibras com grande potencial econômico pesquisadas desde 1991. Possuem estrutura cilíndrica e capacidade de condução térmica, mecânica e elétrica. São muito resistentes e não se deformam ao serem dobrados ou submetidos a altas pressões. Isso faz com que esse material, 100 mil vezes mais fino do que um fio de cabelo, seja útil no melhoramento de equipamentos nanotecnológicos, ópticos e eletrônicos. As utilidades do nanotubo são inúmeras: plásticos que não costumam ser condutores de eletricidade podem, por exemplo, ganhar essa qualidade. Os tecidos podem se tornar invulneráveis. Devido ao tamanho mínimo, conseguem ser introduzidos no interior de células e auxiliar médicos em diagnósticos.
 
 
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