Biorrobô: Água-viva artificial movimenta-se com células cardíacas

Os cientistas usaram técnicas de cristalografia para mapear o alinhamento da rede de proteínas no interior de todas as células musculares do animal, e reproduziram essa rede artificialmente. [Imagem: Nawroth et al./Nature Biotechnology]

Biomecânica

Cientistas juntaram proteínas e células vivas do coração de animais a uma matriz de silicone para criar uma água-viva capaz de se movimentar.

O feito serve como uma prova de conceito da engenharia reversa de seres vivos ou, pelo menos, de músculos e formas de vida simples.

Janna Nawroth e seus colegas das universidades de Harvard e Caltech afirmam também que sua "água-viva meio viva" amplia a definição da chamada "vida artificial", ou vida sintética, um campo emergente de pesquisas, baseado sobretudo na biologia sintética.

A biologia sintética é uma área emergente de pesquisas voltadas para a concepção e construção de novas "peças" e sistemas biológicos, ou modificação de seres vivos já existentes, para criar novas aplicações em áreas que vão da energia até os produtos químicos e farmacêuticos.

Assim, a água-viva biomecânica é menos robótica do que sua similar apresentada há poucos meses ao público. Seus criadores a batizaram de Medusóide, em referência a medusa, outro nome pelo qual as águas-vivas são conhecidas.

Engenharia de tecidos

"Um dos maiores objetivos do nosso estudo era fazer avançar o campo da engenharia de tecidos," disse Nawroth, referindo-se às tentativas de reproduzir tecidos vivos em laboratório, algo que, segundo ela, tem sido feito mais como uma arte, juntando componentes que se acredita serem importantes, mas sem necessariamente entender os princípios de funcionamento do tecido como um todo.

Entender e imitar a água-viva ( filo Cnidaria ou Coelenterata) pareceu um objetivo natural aos cientistas, já que a ciência acredita ser esse um dos mais antigos animais da Terra dotados de células especializadas em diferentes funções.

Na mesogléia (matriz extracelular gelatinosa situada entre a epiderme e a gastroderme), encontram-se dispersas células nervosas e outras com função muscular que promovem o fluxo de água para dentro e fora da cavidade central.

Esses animais usam estas células com função muscular para bombear água e se movimentar, de uma forma muito similar com o pulsar do músculo cardíaco.

Biorrobô

Para criar sua medusa artificial, os pesquisadores começaram com um molde de silicone, desenvolvendo um formato que lembra ligeiramente o corpo do animal, e aprimorando-o para que não vazasse muita água entre as "pétalas", o que faria o biorrobô perder impulso.

A seguir, eles aplicaram uma camada cuidadosamente projetada de proteínas, tentando reproduzir ao máximo a arquitetura muscular do animal.

Essa camada de proteínas serviu como guia para o crescimento e a organização da camada seguinte, formada por células do coração de ratos.

Segundo os pesquisadores, para obter o movimento ritmado, ou pulsante, foi necessário combinar quantitativamente a arquitetura subcelular, celular e supracelular da “musculatura” da água-viva com as células cardíacas.

Isso abre caminho para exploração da técnica para a construção de órgãos artificiais ou, pelo menos, para o desenvolvimento de "remendos" para tecidos do corpo humano danificados por acidentes ou doenças.

Seres sintéticos

O "ser sintético" foi colocado em água salgada, à qual foi aplicada uma corrente elétrica alternada - entre 0 e 5 volts - que faz com que as células cardíacas pulsem, movimentando o biorrobô.

Na verdade, as células cardíacas já pulsavam ligeiramente sem a aplicação da corrente, mas geravam um movimento que não era forte o suficiente para movimentar o biorrobô.

"Como engenheiros, ficamos muito confortáveis em construir coisas de aço, cobre e concreto," disse o Dr. Kevin Parker, coautor do estudo. "Eu vejo as células como outro tipo de substrato de construção, mas precisamos de especificações quantitativas rigorosas para mover a engenharia de tecidos para um tipo reproduzível de engenharia."

Segundo Parker, enquanto a biologia sintética e sua busca pela vida artificial está "focada na manipulação genética de células, em vez de construir uma célula só, nós queremos construir uma besta". Adapatação do Site Inovação Tecnológica -

Bibliografia:

A tissue-engineered jellyfish with biomimetic propulsion
Janna C Nawroth, Hyungsuk Lee, Adam W Feinberg, Crystal M Ripplinger, Megan L McCain, Anna Grosberg, John O Dabiri, Kevin Kit Parker
Nature Biotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nbt.2269