Quando uma luz verde brilha na seda fluorescente vermelha, um mecanismo para matar patógenos é ativado. Crédito:imagem da Purdue University / Jung Woo Leem
Um material híbrido de seda ataca bactérias quando iluminado por uma luz verde, graças a uma proteína fluorescente vermelha distante, os pesquisadores transferiram para sua composição genética.
O material totalmente natural seria mais seguro do que o fotocatalítico convencional, ou ativado por luz, significa matar patógenos prejudiciais, como bactérias, que usam semicondutores potencialmente perigosos e requerem luz ultravioleta cancerígena para ativação. Uma alternativa de seda projetada pela Purdue University e pelo Instituto Nacional de Pesquisa Agrícola da Coréia usaria, em vez disso, biomateriais semelhantes a fotocatalisadores plasmônicos e luz visível, que também auxiliam na cicatrização de feridas e na remediação ambiental, incluindo a purificação do ar e da água. Suas descobertas foram publicadas em exibição antecipada em 12 de março em Ciência Avançada .
“A seda é um biomaterial antigo e conhecido, "disse o jovem Kim, Professor associado de engenharia biomédica da Purdue. "Não tem problemas com o corpo humano. E o bom da luz verde é que não é prejudicial - a cor corresponde à intensidade mais forte do espectro solar."
Para combinar os benefícios da seda e da luz verde, pesquisadores inseriram o gene para "mKate2, "uma proteína fluorescente vermelha distante, em um hospedeiro de seda. Brilhar uma luz verde sobre o híbrido resultante gera espécies reativas de oxigênio (ROS), que são radicais eficazes para quebrar contaminantes orgânicos e atacar a membrana e o DNA de patógenos.
Quando E. coli na seda fluorescente foi iluminada por uma luz verde fraca por 60 minutos, a taxa de sobrevivência da bactéria caiu para 45%.
A tecnologia de processamento de seda fluorescente (mKate2) pode ser aplicada ao desenvolvimento de curativos médicos inteligentes para a cicatrização de feridas na pele humana. Crédito:imagem da Purdue University / Jung Woo Leem
Os pesquisadores descobriram que o híbrido pode ser processado em uma solução, filme, bandagem e tecido. "Basicamente, adicionamos fluorescência à seda para facilitar a desinfecção ou descontaminação usando apenas a luz visível, "disse Jung Woo Leem, um professor visitante na escola de engenharia biomédica de Purdue.
A equipe de Kim acredita que seda fluorescente vermelha ativada por luz verde pode ser mais eficiente e escalonável do que outros fotocatalisadores plasmônicos, em que nanopartículas de metal hibridizadas de materiais semicondutores também usam luz visível, mas ainda podem representar consequências ambientais negativas.
"Os fotocatalisadores de seda seriam mais fáceis e seguros de produzir do que os plasmônicos, uma vez que os bichos-da-seda, em vez de instalações industriais, fornecer o hospedeiro para materiais geradores de ROS. É uma manufatura ecológica completamente nova de nanomateriais, "Kim disse.
Como a luz branca ambiente também inclui luz verde, os pesquisadores prevêem que o material híbrido de seda deve normalmente ter uma fonte de luz forte o suficiente para gerar ROS, desde que uma luz verde controle a geração de ROS.
A equipe de Kim planeja tirar proveito da biocompatibilidade da seda com o corpo humano por dentro e por fora. "Estamos pensando em alguns materiais de cicatrização de feridas implantáveis e injetáveis que se dissolvem com o tempo no corpo. Então, não precisaríamos fazer outra cirurgia para retirá-los, "Kim disse.
