Rumo à fotossíntese artificial: Cloroplastos sintéticos estão prontos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/05/2020

Esquema das células sintéticas, com ampla gama de aplicações.
[Imagem: Science - 10.1126/science.abc1226]

Fotossíntese artificial

Combinando a microfluídica e membranas fotossintéticas naturais das folhas de espinafre, pesquisadores desenvolveram "cloroplastos sintéticos", capazes de imitar processos fotossintéticos reais e complexos.

A microfluídica é a técnica de lidar com substâncias correndo em microcanais, o que permite, neste caso, manipular e observar as células individualmente. Isso viabilizou a obtenção de resultados muito melhores do que qualquer experimento anterior no campo da fotossíntese artificial.

A fixação do carbono pela fotossíntese é um processo biológico fundamental, que utiliza a energia da luz do Sol para converter carbono inorgânico nos compostos orgânicos necessários para sustentar a grande maioria da vida na Terra.

Assim, a capacidade de tirar proveito do suprimento quase ilimitado de luz para fornecer energia a células vivas artificiais, usando processos do tipo fotossintético, é um objetivo de longa data no esforço de desenvolver organismos totalmente sintéticos e novas formas de gerar compostos que vão de alimentos a combustíveis, além de eletricidade.

E especialistas da área garantem que o trabalho apresentado agora por Tarryn Miller e seus colegas das universidades de Marburg (Alemanha) e da França é um avanço marcante na biologia sintética e um marco crucial para a construção de uma célula sintética autossustentável.

Estes são os cloroplastos sintéticos.
[Imagem: Tarryn E. Miller et al. - 10.1126/science.aaz6802]

Cloroplastos artificiais

Na natureza, a fotossíntese ocorre em organelas especializadas chamadas cloroplastos, onde os complexos enzimáticos convertem a energia da luz em ATP (trifosfato de adenosina) e reduz a NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato), que são posteriormente usados para construir moléculas orgânicas a partir do dióxido de carbono inorgânico coletado da atmosfera.

O grande esforço dos pesquisadores tem sido projetar mecanismos de fixação de carbono sintético que imitem esses processos fotossintéticos naturais, criando sistemas artificiais que possam ser controlados.

Tarryn Miller e seus colegas fizeram isto integrando partes biológicas naturais e artificiais para criar gotículas microfluídicas que imitam cloroplastos. As gotículas apresentam as características essenciais da fotossíntese, fazendo com que o chip microfluídico seja um sistema artificial capaz de fixar o carbono, ainda que de maneira mais simples do que os complexos processos fotossintéticos naturais.

Segundo os autores, as microgotículas de cloroplasto sintético podem ser programadas para realizar processos fotossintéticos aprimorados em relação à natureza, ou totalmente artificiais, com aplicações que variam da síntese de pequenas moléculas e fármacos a sistemas biológicos artificiais para sequestrar o carbono ambiental.

Ainda que o sistema em escala de biochip seja adequado para a sintetização de substâncias em pequena escala, como no caso dos fármacos, falta agora verificar a possibilidade de ampliação da escala dessa abordagem, para sua eventual utilização em processos em escala industrial.

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