A fotossíntese semi-artificial integra a alta seletividade dos biossistemas vivos e a captação de luz de amplo alcance de materiais semicondutores, o que permite a produção química sustentável acionada pela luz. As interfaces bio-abióticas entre células vivas e semicondutores são a chave para a fotossíntese semi-artificial.
Através da imobilização da membrana celular ou captação intracelular de semicondutores, fixação de CO₂ por luz aos produtos químicos básicos foi alcançado. Considerando que, o contato direto prejudicaria as células vivas, o que impede sua sustentabilidade.

Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Zhong Chao do Instituto de Tecnologia Avançada de Shenzhen (SIAT) da Academia Chinesa de Ciências propôs o uso de biofilmes mineralizados por fotocatalisador como interfaces bioabióticas vivas para implementar diversas aplicações fotocatalíticas.

A pesquisa foi publicada na revista Science Advances em 7 de maio.

Biofilmes são consórcios naturais embutidos em uma matriz extracelular viscosa. Devido à sua resiliência superior a estresses ambientais externos, os biofilmes foram adotados para o projeto de materiais vivos projetados (ELMs) com aplicações em adesão subaquática, imobilização de catalisadores e terapia médica.

Os pesquisadores adotaram biofilmes de E. coli com fibras amilóides. Os peptídeos A7 foram fundidos pela primeira vez à proteína CsgA da subunidade curli para criar nanofibras CsgAA7. Dotou os biofilmes com capacidade de mineralização in situ de nanopartículas de CdS (NPs).

Os biofilmes fotocatalíticos mineralizados foram obtidos e utilizados diretamente em aplicações fotocatalíticas após o cultivo. Através da segregação de CdS NPs de células bacterianas, o sistema pode reter a propriedade catalítica, bem como aliviar o comprometimento.

Para demonstrar a resistência dos biofilmes, os pesquisadores construíram outra cepa para exibir peptídeos A7 nas membranas celulares, o que permitiu a mineralização de CdS NPs nas membranas celulares. As células bacterianas mineralizadas por fotocatalisador foram usadas como controles. Após irradiação por 24 horas, as células em biofilmes fotocatalisadores-mineralizados estavam quase integrais, enquanto os controles exibiram danos parciais ou mesmo fraturas.

"Os resultados indicaram uma interface bio-abiótica biocompatível por biofilmes mineralizados", disse o Prof. Zhong, o autor correspondente do estudo, "pode ​​promover a sustentabilidade da fotossíntese semi-artificial em princípio".

Em comparação com as células planctônicas, os biofilmes apresentaram maior área de superfície, maior resistência ambiental e mais fácil funcionalização, o que os tornou chassis superiores para o projeto de fotossíntese semi-artificial.

"A fotossíntese semi-artificial tem potencial para resolver futuros problemas energéticos e ambientais", disse o Prof. Zhong. + Explorar mais

Biofilmes bacterianos projetados que imobilizam nanopartículas permitem diversas aplicações catalíticas