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Bactérias produzem fibra muscular mais resistente que Kevlar

Nova fibra à base de proteína muscular sintetizada por bactérias pode ser empregada na produção de roupas, e até mesmo em aplicações militares

02/09/2021 às 11:23

A Natureza continua dando ideias para pesquisadores que trabalham no desenvolvimento de novos materiais, e um time da Universidade de Washington em St. Louis, nos Estados Unidos, apresentou uma pesquisa que usa bactérias para produzir fibras baseadas em titina, com propriedades que a permitiriam substituir de algodão a até mesmo Kevlar, usado em coletes à prova de balas.

Nunca diga para uma tira fula com você que seu traje é à prova de balas (Crédito: Reprodução/DC Comics/Warner)

Nunca diga para uma tira fula com você que seu traje é à prova de balas (Crédito: Reprodução/DC Comics/Warner)

A titina, também conhecida como conectina, é a maior proteína conhecida (ela mede mais de 1 micrômetro) e é importante na contração muscular, funcionando como as "molas" da elasticidade passiva das estruturas orgânicas, ou seja, a ela cabe retornar uma fibra à sua posição original, depois de estendida. Seu nome completo contém quase 190 mil caracteres, e é a terceira proteína muscular mais abundante em humanos, perdendo apenas para a miosina e a actina. Em um adulto saudável, ela responde por cerca de 500 g do peso total.

Por ser um elemento importante na mobilidade de organismos, a titina é uma proteína muito resistente, e a pesquisa liderada pelo Dr. Christopher H. Bowen, que é um cientista sênior ligado à Pfizer, buscou determinar qual seria a aplicação de uso de fibras com base nesse material.

Como extrair a titina de animais não é algo muito legal de se fazer hoje em dia. Ele e os demais co-autores do estudo partiram para outra abordagem, que era sintetizar a proteína artificialmente, usando bactérias para cultivá-la. Claro que a escolhida foi nossa velha conhecida E. coli, que assim como Bluetooth, combina com qualquer coisa.

A E. coli é usada para produzir diversos compostos, como insulina, há muito tempo. A bactéria é suficientemente versátil para permitir que ao manipular seus genes, é possível instruí-la para sintetizar praticamente qualquer proteína desejada, mas sua produção é bem mais simples. Isso porque a titina na Natureza só é produzida em células eucariontes, com núcleo e organelas definidos, e bactérias são procariontes.

Detalhe da fibra de titina produzida: mais resistente que muitos materiais por aí (Crédito: Reprodução/Washington University in St. Louis) / bactérias

Detalhe da fibra de titina produzida: mais resistente que muitos materiais por aí (Crédito: Reprodução/Washington University in St. Louis)

Como as bactérias só eram capazes de produzir segmentos pequenos de titina, os pesquisadores tiveram que programá-las para que elas fossem capazes de juntá-los em segmentos maiores, que os cientistas posteriormente processaram em fibras de 10 mícrons de espessura, cerca de 10 vezes mais finas do que um fio de cabelo humano.

A diferença é que por ser composta de uma proteína orgânica altamente resistente, as fibras de titina são incrivelmente fortes, no que a equipe acredita que o material poderia inclusive ser usado em aplicações militares, apresentando uma resistência maior do que o kevlar, além de ser mais maleável. Elas podem ser usadas também na área médica, como suturas em operações ou bioengenharia de tecidos, por ser biocompatível e imune à rejeição.

Segundo o Dr. Fuzhong Zhang, professor do Departamento de Energia, Engenharia Ambiental e Química e um dos co-autores do estudo, a equipe não descarta inclusive a aplicação de fibras de titina na produção de roupas, citando que o processo de produção da proteína é escalável. Com o tempo, a técnica (que já teve um pedido de patente solicitado) poderá se tornar tão barata, que uma camiseta feita com fibra muscular, ainda que sintética, não será algo tão estranho ou caro.

Até porque vestimentas à base de tecido animal não são novidade há milênios.

Referências bibliográficas

BOWEN, C. H. et. al. Microbial production of megadalton titin yields fibers with advantageous mechanical properties. Nature Communications, Volume 12, Nº 5.182 (2021), 12 páginas, 30 de agosto de 2021.

Fonte: Nature Communications, ExtremeTech

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