Usando microrrobôs para erradicar bactérias

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Usando microrrobôs para erradicar bactérias
Uma equipe de cientistas criou uma maneira econômica de destruir biofilmes bacterianos, abrindo caminho
para avanços em tudo, desde cuidados com saúde até serviços públicos.
Imagem: Adrian Lange em Unsplash
Os biofilmes são prolíficos e problemáticos. Eles causam grandes perdas econômicas, desde a falha dos
implantes médicos até a erosão aumentada dos canos em nossas cidades. No entanto, os cientistas criaram
um método de baixo custo para “limpar” os biofilmes, o que poderia salvar o dinheiro, vidas e recursos da
sociedade.
O que são biofilmes?
Os biofilmes são colônias de microorganismos, que podem incluir algas, bactérias e protozoários. Essas
comunidades multicelulares produzem uma substância semelhante a cola para se enfiar – muitas vezes em
questão de minutos – em uma superfície em uma interface sólido-líquido.
Os biofilmes bacteriano são particularmente desafiadores. As bactérias cobrem-se com muco protetor e são
mais resistentes a desinfetantes e antibióticos.
“Estes têm um profundo impacto negativo”, disse o professor Martin Pumera, pesquisador principal do estudo.
Na medicina, os biofilmes são frequentemente encontrados em implantes médicos, dentes, cateteres e outras
superfícies, aumentando o risco de infecção ou falha do implante. Eles também podem corroer os tubulações
de água e contaminar a água – afetando o sabor, odor, cor e segurança.
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“Eles causam cerca de 100 bilhões de dólares em perdas anuais apenas nos EUA”, disse Pumera. Portanto,
um método robusto para remover eficazmente os biofilmes bacterianos seria extremamente valioso.
Microrobôs de combate a biofilme
Os micromotores – e suas contrapartes menores, os nanomotores – são objetos sintéticos que são
autopropulsados de forma autônoma usando energia de seu ambiente.
O movimento é facilitado por estruturas assimétricas, como motores de microjato ou nadadores de hélice. A
simetria da molécula quebra quando o estímulo apropriado, como um combustível químico, é aplicado. Isso
produz um gradiente (elétrico, concentração química, tensão superficial ou temperatura) ou a formação de
bolhas, que por sua vez impulsiona os motores.
Poucos estudos até o momento consideraram o uso de micromotores para lidar com biofilmes, e a maioria
dos micromotores existentes é de curta duração e cara de criar.
A prata afeta a forma dos micromotores ZnO: (a) ZnO: Ag exibe uma forma simétrica, (b) as hastes ZnO
sem prata mostram uma forma menos definida (barras de escala: 1 m)
No entanto, Pumera e seus colegas sintetizaram micromotores feitos de óxido de zinco dopados com prata
(ZnO:Ag) – ambos com propriedades antibacterianas – usando um método relativamente baixo custo e
ambientalmente benigno. Os micromotores eram estrelas estáveis, de forma redonda (uma bola áspera
coberta com microvaras salientes) que se autoprometam sob a luz UV.
Em testes de laboratório, esses micromotores mataram mais de 80% dos biofilmes testados em 5 minutos.
Em particular, a bactéria Pseudomonas aeruginosa, que é frequentemente encontrada em feridas e canos de
água potável, foi morta com uma quantidade muito pequena de motores (1 g mL −1?1) em pouco tempo. Além
de causar a morte celular, os motores causaram danos que dificultaram a formação de novos biofilmes.
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Os micromotores ZnO: Ag movem-se quando a luz é aplicada e
destrói biofilmes bacterianos
Esses resultados criam oportunidades para a ampla aplicação de micromotores na remoção de biofilme nos
campos da saúde, indústria e meio ambiente.
“Estamos agora nos concentrando na aplicação médica de micro e nanorobóticas em biofilmes de remoção na
medicina”, disse Pumera. “Também estamos trabalhando no comportamento coletivo desses motores, para
que eles possam agir juntos e, em ação coordenada, ataquem as bactérias”.
Referência: M. Ussia, et al., Active Light Powered Antibiofilm ZnO Micromotrimotos com Propriedades
Quimicamente Programáveis, Materiais Funcionais Avançados (2021). DOI: 10.1002/adfm.202101178
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202101178