Cientistas da Universidade de Freiburg desenvolveram sistemas de materiais que são compostos de componentes biológicos e materiais poliméricos e são capazes de perceber e processar informações. Esses sistemas biohíbridos foram projetados para executar certas funções, como os pulsos de sinal de contagem para liberar moléculas bioativas ou drogas no momento correto, ou para detectar enzimas e pequenas moléculas como antibióticos no leite. A equipe interdisciplinar apresentou seus resultados em alguns dos principais periódicos da área, Incluindo Materiais avançados e Materiais Hoje .

Sistemas vivos (como células e organismos) e sistemas elétricos (como computadores) respondem a diferentes informações de entrada, e têm diversos recursos de produção. Contudo, a propriedade fundamental que esses sistemas complexos compartilham é a capacidade de processar informações. Nas últimas duas décadas, os cientistas aplicaram os princípios da engenharia elétrica para projetar e construir células vivas que percebem e processam informações e desempenham as funções desejadas. Este campo é chamado de biologia sintética, e tem muitas aplicações interessantes na área médica, biotecnologia, setores de energia e meio ambiente.

"Graças ao grande progresso em nossa compreensão dos componentes e da fiação dos processos de sinalização biológica, estamos agora em um estágio em que podemos transferir módulos biológicos da biologia sintética para os materiais, "explica o pesquisador principal Prof. Wilfried Weber da Faculdade de Biologia e do Centro BIOSS para Estudos de Sinalização Biológica. Uma etapa crítica no desenvolvimento desses sistemas de materiais inteligentes foi alinhar de forma otimizada a atividade dos blocos de construção biológicos. Semelhante aos computadores, incompatibilidade de componentes individuais pode travar todo o sistema. A chave para superar este desafio foram os modelos matemáticos quantitativos desenvolvidos pelo Prof. Jens Timmer e o Dr. Raphael Engesser da Faculdade de Matemática e Física.

"Uma grande coisa sobre esses sistemas de materiais inspirados na biologia sintética é sua versatilidade, "diz Hanna Wagner, o primeiro autor de um dos estudos e doutorando na Escola de Pós-Graduação em Biologia e Medicina de Spemann (SGBM). O conceito de design modular apresentado nesses estudos fornece um plano para sistemas de materiais biohíbridos de engenharia que podem detectar e processar diversos elementos físicos, sinais químicos ou biológicos e desempenham as funções desejadas, como a amplificação de sinais, o armazenamento de informações, ou a liberação controlada de moléculas bioativas. Esses materiais inovadores podem, portanto, ter amplas aplicações em pesquisa, biotecnologia e medicina.