Materiais Avançados

Tintas metálicas poderão ser cultivadas em vez de fabricadas

Bactérias coloridas podem ser cultivadas para produzir tintas metálicas
As colônias da bactéria Flavobacterium IR1 formam cristais fotônicos que interferem com a luz, gerando cores vivas. [Imagem: Sarah Collins/University of Cambridge]

Genética da cor estrutural

Acaba de ser identificado o código genético por trás de algumas das cores mais brilhantes e vibrantes da natureza.

Tendo em mãos as chaves da genética por trás dessas chamadas cores estruturais - como as que são vistas em asas de borboletas e penas de pavão - torna-se possível produzir em laboratório organismos estruturalmente coloridos.

Villads Egede Johansen, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, demonstrou como a genética pode mudar a cor e a aparência de determinados tipos de bactérias cujas colônias apresentam cores metálicas vivas.

Os resultados abrem a possibilidade de manipular geneticamente essas bactérias para a fabricação em larga escala de materiais nanoestruturados - tintas biodegradáveis e não-tóxicas que poderão ser "cultivadas", e não fabricadas quimicamente, por exemplo.

Bactérias com cores estruturais

O Flavobacterium é um gênero de bactéria que se reúne em colônias altamente organizadas que apresentam cores metálicas impressionantes. Essas cores não vêm de pigmentos, mas da estrutura física das bactérias, que reflete a luz em determinados comprimentos de onda.

Até agora, todas as técnicas envolvendo a fabricação de cores estruturais envolvia a fabricação de detalhes em nanoescala sobre superfícies sólidas, o que pode ser muito mais complicado e mais caro do que fabricar uma tinta.

Bactérias coloridas podem ser cultivadas para produzir tintas metálicas
As manipulações genéticas permitem controlar as cores das bactérias. [Imagem: Villads Egede Johansen et al. - 10.1073/pnas.1716214115]

"É crucial mapear os genes responsáveis pela coloração estrutural para uma maior compreensão de como as nanoestruturas são projetadas na natureza," disse Johansen. "Este é o primeiro estudo sistemático dos genes subjacentes às cores estruturais - não só em bactérias, mas em qualquer sistema vivo".

Tintas de bactérias

De posse das informações, a equipe induziu mutações genéticas nas bactérias que resultaram em mudanças nas suas dimensões e na sua capacidade de movimentação, o que alterou a geometria das colônias. Ao mudar a geometria, a cor também mudou. As colônias passaram da cor verde metálica original para uma ampla faixa do espectro visível, do azul ao vermelho. Também foi possível produzir uma coloração mais esmaecida e mesmo fazer a cor desaparecer inteiramente.

"De um ponto de vista de aplicações práticas, este sistema bacteriano nos permite obter estruturas fotônicas vivas ajustáveis que podem ser reproduzidas em abundância, evitando métodos tradicionais de nanofabricação.

"Vemos um potencial no uso de colônias bacterianas como pigmentos fotônicos que podem ser prontamente otimizados para mudar a coloração sob estímulos externos e que podem se relacionar com outros tecidos vivos, adaptando-se a ambientes variáveis.

"O futuro está aberto para pinturas biodegradáveis em nossos carros e paredes - simplesmente cultivando exatamente a cor e aparência que desejarmos!" disse a professora Silvia Vignolini.

Bibliografia:

Living colors: Genetic manipulation of structural color in bacterial colonies
Villads Egede Johansen, Laura Cat, Raditijo Hamidjaja, Els Oosterink, Bodo D. Wilts, Torben Solbeck Rasmussen, Michael Mario Sherlock, Colin J. Ingham, Silvia Vignolin
Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.1716214115




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