Tesouros do Abaeté

28 de agosto de 2014

Fungos de plantas coletadas em área de proteção ambiental em Salvador servem de molde para sensores microscópicos de ouro

Molde vivo: vegetação do entorno da lagoa abriga fungos como o Penicillium sp, usado para produzir microtubos de ouro, (página ao lado)

Molde vivo: vegetação do entorno da lagoa abriga fungos como o Penicillium sp, usado para produzir microtubos de ouro, (página ao lado)

A lagoa do Abaeté, em Salvador, é cercada de mistérios. Dizem que é habitada por sereias que atraem os homens para suas águas, de onde eles jamais voltam. Mas os segredos não se limitam ao que está oculto pelas águas cor de café. A vegetação que cresce nas dunas próximas à lagoa também guarda surpresas, às vezes boas. De plantas coletadas no Abaeté pesquisadores da Bahia conseguiram extrair organismos microscópicos que agora estão ajudando na produção, ainda experimental, de dispositivos ultrassensíveis, capazes de detectar com mais precisão compostos altamente diluídos como umas poucas moléculas de açúcar (glicose) em um volume mínimo de sangue ou de contaminantes em gotículas de água.

Invisíveis a olho nu, esses microrganismos são fungos com prolongamentos muito finos que lembram as raízes de um tufo de grama e servem como moldes vivos para a produção de tubos metálicos microscópicos. Na Universidade Federal da Bahia (UFBA), a equipe do químico Marcos Malta identificou quatro espécies de fungos filamentosos coletados na região do Abaeté que, em laboratório, foram capazes de crescer sob condições especiais e agregar nanopartículas de ouro em sua parede celular, formando uma espécie de carapaça metálica. Usando uma série de procedimentos descritos em março deste ano na revista científica Biomaterials Science, Malta e seus colegas conseguiram usar esses fungos para produzir tubos ocos e porosos de ouro com uns poucos micrômetros (milésimos de milímetro) de comprimento. Em testes iniciais, esses microtubos de ouro, com algumas modificações, funcionaram como eletrodos altamente sensíveis à presença de moléculas específicas, como a glicose. “O fato de os tubos serem ocos e porosos aumenta muito a superfície de contato, algo importante em reações eletroquímicas em que o ouro funciona como a interface em que ocorre a troca de elétrons”, explica Malta. “Essa estratégia pode tornar possível reduzir a quantidade de ouro necessária para produção desse tipo de eletrodo, o que é muito desejável, uma vez que se trata de elemento químico nobre e caro.”

Malta decidiu testar a possibilidade de usar fungos filamentosos para produzir microtubos metálicos há apenas quatro anos, depois que um incidente o obrigou a reorientar sua carreira. Formado em química pela Universidade Estadual de Londrina, ele se especializou na Universidade de São Paulo no uso de materiais organizados em escala nano e microscópica para a produção de outro tipo de eletrodo, usado como armazenador de carga, útil para a produção de baterias mais leves e potentes para celulares. Foi com esse objetivo que se mudou para Salvador em 2009 após ser admitido em um concurso para professor na UFBA. Mas um incêndio ocorrido em março daquele ano destruiu boa parte do Instituto de Química da universidade e seus planos de trabalho.

Sem equipamento nem local para prosseguir com sua linha original de pesquisa, aceitou a sugestão de sua mulher, a farmacêutica Regina Geris, também professora da UFBA, de tentar usar algumas espécies de fungos filamentosos como molde para a produção de eletrodos. Regina estuda fungos que vivem no interior de plantas, os chamados fungos endofíticos, dos quais tenta extrair compostos com o potencial de eliminar larvas e indivíduos adultos do mosquito Aedes aegypti, transmissor da dengue e da febre amarela.

Em 2006 e 2007 ela havia conduzido a coleta de folhas, caules e raízes de plantas na região da lagoa do Abaeté, área de proteção ambiental no bairro de Itapoã, região de Salvador ameaçada pela expansão urbana, em busca de fungos endofíticos. Com o que encontrou no Abaeté, Regina montou uma biblioteca biológica com dezenas de espécies de fungos filamentosos que apresentou ao marido. Com a ajuda de Adriana Machado Fontes, na época sua aluna de mestrado, Malta identificou quatro espécies capazes de crescer em laboratório em um meio pobre em nutrientes e rico em nanopartículas de ouro.

Ao longo de dois meses, Malta e Adriana cultivaram exemplares de Phialomyces macrosporus, Trichoderma sp, Penicillium sp e Aspergillus niger em soluções contendo diferentes concentrações de um sal – o citrato de sódio, usado como fonte de nutrientes para os fungos – e nanopartículas de ouro. Diluído em água, o íon citrato, de carga elétrica negativa, se liga ao ouro. Como cargas elétricas de mesma polaridade se repelem, o citrato limita o crescimento das partículas de ouro, impedindo que se agreguem e formem o chamado ouro maciço, usado na confecção de joias. À medida que o citrato é absorvido, as nanopartículas de ouro, por mecanismos ainda não totalmente compreendidos, aderem à superfície externa da parede celular do fungo, que serve como alicerce para a estrutura dos tubos. “Das quatro espécies testadas, o fungo Phialomyces macrosporus foi o que mais cresceu no meio de cultura contendo citrato e apresentou mais afinidade pelas partículas de ouro”, conta Malta, que teve a ajuda do físico Antonio Ferreira da Silva para planejar os experimentos.

Ocos e porosos, os microtubos têm maior superfície de contato, algo importante em reações eletroquímicas em que o ouro funciona como interface de troca de cargas elétricas

Ocos e porosos, os microtubos têm maior superfície de contato, algo importante em reações eletroquímicas em que o ouro funciona como interface de troca de cargas elétricas

O desafio seguinte foi eliminar o molde dos tubos sem alterar seu formato. Alguns anos antes, pesquisadores do Paquistão haviam conseguido gerar microtubos de ouro usando fungos como molde, mas ao eliminar o microrganismo os tubos se enrugavam e colapsavam. Malta e sua equipe conseguiram contornar este problema ao substituir a água do meio de cultura por etanol e depois injetar gás carbônico na fase supercrítica para extrair o álcool do interior dos tubos. Na sequência, o material foi aquecido a uma temperatura muito elevada (até 800 graus), de modo que a matéria orgânica fosse eliminada na forma de gás carbônio e vapor d’água. Com essa estratégia, os pesquisadores obtiveram tubos ocos que imitam a morfologia do fungo.

“A vantagem de produzirem tubos ocos e porosos é que há um aumento na área de superfície”, conta o pesquisador. Como as reações químicas envolvendo troca de elétrons – as chamadas reações de óxido-redução – ocorrem na superfície do tubo, quanto maior a área superficial, maior a sensibilidade do dispositivo.

Atualmente os pesquisadores da UFBA trabalham para padronizar o processo de produção de microtubos de ouro, ao mesmo tempo que tentam construí-los usando outros metais preciosos e raros, como a platina e o paládio. O grupo de Malta também vem avaliando a sensibilidade dos sensores feitos com os microtubos em testes com soluções-padrão contendo diferentes concentrações de ácido ascórbico, a popular vitamina C.

Fotos: Léo Ramos/Marcos Malta – UFBA

Deixe uma resposta