NASA cria circuitos integrados bacterianos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/08/2004

Micróbios no espaço

Tal como um canário em uma mina, um micróbio pode freqüentemente sentir perigos ambientais antes do que um ser humano.

É fácil ver a reação de um canário em uma mina de carvão. Mas como você pode saber o que um micróbio está sentindo? Como você pode persuadir um micróbio a se comunicar?

Uma forma é fazer uma interface entre o micróbio e um chip de silício.

O microbiologista da Universidade do Tennessee [Estados Unidos], Gary Sayler e seus colegas desenvolveram um dispositivo que utiliza um chip para coletar sinais de bactérias especialmente alteradas.

Os pesquisadores já utilizam esses aparelhos, conhecidos como BBIC ("Bioluminescent Bioreporter Integrated Circuits": circuitos integrados bioluminescentes bio-relatores) para monitorar a poluição no planeta.

Agora, com o apoio do Escritório de Pesquisas Físicas e Biológicas da NASA, eles estão projetando uma versão para espaçonaves.

Micróbios que emitem luz

O grupo de Sayler, que inclui os pesquisadores Steve Ripp, Syed Islam e Ben Blalock, também da Universidade do Tennessee, assim como colaboradores do Laboratório de Propulsão a Jato e do Centro Espacial Kennedy, produziram micróbios que emitem uma luz azul-esverdeada na presença de contaminantes.

Eles então colocaram essas bactérias em microluminômetros - chips projetados para medir a luz.

O que os BBIC oferecem, explica Sayler, é uma forma barata e com baixo consumo de energia para se detectar poluentes. Eles são minúsculos: cada BBIC mede cerca de 2 mm por 2 mm, e o equipamento todo, incluindo sua fonte de energia, terá provavelmente o tamanho de uma caixa de fósforos e poderão monitorar suas cercanias continuamente.

A NASA está interessada na detecção de contaminantes porque as naves espaciais são ambientes cuidadosamente selados. Fumaças invisíveis de experimentos científicos ou toxinas produzidas por moldes e biofilmes podem se acumular e representar um risco para os astronautas.

Os BBIC podem ser construídos para detectar quase tudo: amônia, cádmio, cromato, cobalto, cobre, proteínas, chumbo, mercúrio, radiação ultravioleta, zinco - a lista prossegue indefinidamente.

O sistema é surpreendentemente resistente. Os micróbios sobrevivem em uma grande variedade de ambientes, sendo então possível a construção de BBIC que podem suportar ambientes extremos ou com altos graus de contaminação.

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Sensores vivos

Embora os micróbios possam proteger a si mesmos das toxinas, eles ainda têm uma variedade de necessidades - comida, por exemplo. Mantê-los vivos, afirma Sayler, "é uma porção significativa do trabalho."

Um dos problemas é que os micróbios devem ser imobilizados de forma que eles permaneçam próximos ao chip. O desafio, afirma Sayler, é tentar descobrir como imobilizá-los de uma forma que eles sobrevivam o maior tempo possível.

Os pesquisadores estão testando várias substâncias para manter os micróbios no lugar. Uma boa transparência é um fator crítico, obviamente, de forma que, se os micróbios se acenderem, o chip possa detectar. O imobilizador tem que ser poroso, de forma que qualquer contaminante possua fluir em seu interior e alcançar os micróbios. Ele deve conter nutrientes para que os micróbios se alimentem. Ele tem que dar algum espaço, mas não muito, ao micróbio.

"Nós estamos basicamente tentando alimentar organismos imobilizados na matriz sem fazê-los crescer. Nós realmente não queremos que eles cresçam muito, se possível que mantenham seu tamanho. Se eles crescerem, altera-se a quantidade total de células no sistema, e isto complica a questão de quanta luz corresponde a quanto contaminante."

Há necessidade de cerca de alguns milhares de micróbios por chip, afirma Sayler, a fim de gerar luz suficiente. Mas não tanto quanto possa parecer - apenas o suficiente para cobrir a cabeça de um alfinete.

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Sensores de espaçonaves

Sayler espera desenvolver géis nos quais os micróbios possam ser mantidos funcionais por vários meses. Os sensores serão provavelmente colados nas paredes das espaçonaves, monitorando continuamente a atmosfera da nave.

Eles também monitoram a si mesmos, para se certificar que os micróbios continuam operando. "Nós podemos induzir eletricamente as células para que emitam luz, de forma que nós possamos pulsar o sistema de vez em quando para ver se os organismos continuam fisiologiamente ativos."

"Após, digamos, seis meses, o chip poderá enviar um sinal que diz, 'oops, hora de trocar seu bicho detector'. Um astronauta poderá pegar na geladeira um pacote de micróbios-semente, adicionar um pouco de água e colocá-los no sensor." Nada mais a ser feito até a próxima vez em que o sinal desaparecer, seis meses depois. É um sistema com baixo custo de manutenção.

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Sistema de monitoramento

Estes BBIC são úteis na Terra também. Eles podem detectar formaldeídos emitidos por madeira prensada para móveis ou o mofo de difícil detecção freqüentemente envolvido na "síndrome dos prédios doentes.

"Se esse equipamento funcionar como planejado, ele poderá se tornar um sistema de monitoramento muito barato," afirma Sayler. "Você poderá ir na farmácia da esquina, comprar um desses, levá-lo para casa e afixá-lo na parede. Ele poderá lhe dizer se seus tapetes estão emitindo gases ou se você tem problemas, como o bolor negro."

BBICs avançados poderão servir como monitores contra o bioterrorismo para a Defesa Civil, bem como um meio de detectar radiação que pode afetar o DNA de astronautas, ou como uma ferramenta de diagnóstico para médicos.

Um exemplo: Sayler vislumbra um BBIC como parte de um programa de tratamento para diabéticos. Um BBIC implantável, equipado com um chip transmissor de rádio poderá monitorar os níveis de glucose no sangue e comunicar-se com um sistema remoto de aplicação de insulina. Esses aparelhos poderão também rastrear fluidos corporais para certas proteínas que sinalizam a existência de tumores - em outras palavras, um sistema de alerta contra o câncer.

Muitas pesquisas ainda deverão ser feitas antes que essas idéias se tornem realidade. Mas fazer com que os BBIC funcionem em naves espaciais é um bom começo.

Autor: Karen Miller - NASA
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