p (Phys.org) - Células de mamíferos "zumbis" que podem funcionar melhor depois de morrer foram criadas por pesquisadores do Laboratório Nacional Sandia e da Universidade do Novo México (UNM). p A técnica simples reveste uma célula com uma solução de sílica para formar uma réplica quase perfeita de sua estrutura. O processo pode simplificar uma ampla variedade de processos de fabricação comercial, da nano à macroescala.

p O trabalho, relatado no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), usa as organelas nanoscópicas e outros componentes minúsculos de células de mamíferos como modelos frágeis para depositar sílica. Os pesquisadores então aquecem a célula para queimar sua proteína. As estruturas de sílica endurecida resultantes são fiéis às características externas e internas da célula anteriormente viva, pode sobreviver a maiores pressões e temperaturas do que a carne jamais poderia, e podem desempenhar algumas funções melhor do que quando estavam vivos, disse o pesquisador principal Bryan Kaehr, um cientista de materiais Sandia.

p "É muito desafiador para os pesquisadores construir estruturas em escala nanométrica, "disse Kaehr." Podemos fazer partículas e fios, mas as estruturas arbitrárias 3-D ainda não foram alcançadas. Com esta técnica, não precisamos construir essas estruturas - a natureza faz isso por nós. Precisamos apenas encontrar células que possuam o maquinário que desejamos e copiá-lo usando nossa técnica. E, usando química ou padronização de superfície, podemos programar um grupo de células para formar qualquer forma que pareça desejável. "

p O professor da UNM e Sandia Fellow Jeff Brinker acrescentou, "O processo replica fielmente os recursos da nanoescala para a macroescala de uma forma robusta, forma tridimensionalmente estável que resiste ao encolhimento mesmo após aquecimento a mais de 500 graus centígrados [932 graus Fahrenheit]. A refratariedade dessas estruturas delicadas é incrível. "

p O procedimento incomum, mas simples, pode servir de modelo para a criação de classes mais resistentes de produtos nanoscópicos.

p Como uma célula é povoada por uma vasta gama de proteínas, lipídios e andaimes, seu interior é feito para modelar catalisadores, funis, absorventes e outras nanomáquinas úteis, disse Kaehr, uma ex-Sandia Truman Fellow.

p Os catalisadores que evoluem nas células são enzimas que precisam manter uma determinada forma para que sua química funcione. Uma vez que a estrutura é importante para funcionar, estabilizar um catalisador na forma em que evoluiu é importante, Disse Kaehr. A sílica endurecida pelo calor estabilizaria e protegeria a proteína ainda presente enquanto fazia seu trabalho.

p O estudante de pós-doutorado da UNM, Jason Townson, disse que o uso mais imediato para a silicificação pode ser uma forma simples de preservar a estrutura de materiais orgânicos para imagens.

p "Anteriormente, para preservação interna e imagens subsequentes, uma célula seria fixada em formaldeído ou algum outro conservante. Mas muitos desses métodos são trabalhosos, "Townson disse." Este método é simples. As células preservadas nunca ficarão desleixadas em decomposição. E quando abrimos a estrutura resultante, ficamos maravilhados com a forma como a célula foi preservada, até o sulco menor do DNA da célula. "

p Aquecer a célula a temperaturas ainda mais altas (acima de 400 graus C) evapora o material orgânico da célula - sua proteína - e deixa a sílica em uma espécie de réplica de cera Madame Tussauds tridimensional de um ser anteriormente vivo. A diferença é que em vez de modelar o rosto, dizer, de um criminoso famoso, as células à base de sílica endurecida exibem estruturas mineralizadas internas com características intrincadas que variam de escalas de comprimento nanométrico a milimétrico.

p O processo de construção é relativamente simples:pegue algumas células de mamíferos flutuantes, coloque-os em uma placa de Petri e adicione ácido silícico.

p Por meio da ação do metanol, um subproduto do ácido, as camadas lipídicas da célula - os invólucros protetores que mantêm a célula intacta - são amolecidas e tornadas porosas o suficiente para que a sílica flua mais ou menos na temperatura do corpo humano.

p O ácido silícico, por razões ainda parcialmente obscuras, entra sem entupir e, de fato, embalsama todas as organelas da célula, da escala micro à nanométrica.

p Se a célula não for aquecida, a sílica forma uma espécie de armadura permeável em torno da proteína da célula viva. Isso pode suportá-lo o suficiente para agir como um catalisador em temperaturas e pressões nunca sonhadas pela natureza.

p "Uma vez que usamos a sílica para estabilizar a estrutura celular, ainda pode realizar reações e, mais importante, essa reação é estável o suficiente para funcionar em altas temperaturas, "Kaehr disse." O método também é um meio de tomar um banho, material biológico potencialmente valioso e convertê-lo em um fóssil que ficará em nossas prateleiras indefinidamente. "

p Normalmente, preservar algo orgânico significa congelá-lo, que consome muita energia, ele disse. Em vez de, "Estamos fazendo uma fossilização rápida:convertendo rapidamente uma célula protoplasmática em uma estrutura rígida que resistirá ao teste do tempo."

p Experimentos mostraram que a célula pode ser usada como um molde reverso a partir do qual, a 900 graus C, uma estrutura carbonizada porosa resulta do aquecimento da proteína da célula no vácuo. Em outras palavras, da mesma forma que queimar madeira no ar deixa um resíduo de fuligem sem estrutura, o método de aquecimento zumbi resulta em uma estrutura de carbono de alta qualidade. A dissolução subsequente do suporte de sílica subjacente diminuiu a resistência elétrica da célula em aproximadamente 20 vezes. Esses materiais teriam utilidade substancial em células de combustível, descontaminação e tecnologias de sensores.

p O fato de tais resultados extraordinários serem alcançados por células de silicificação indica que muitas arquiteturas celulares suaves podem ser "matéria-prima para a maioria dos procedimentos de processamento de materiais, incluindo aqueles que requerem altas temperaturas e pressões, "de acordo com o artigo técnico.

p Outras estruturas de materiais porosos, contando com titânio em vez de sílica, foram formados usando a técnica de molde orgânico. Outros óxidos de metal, disse Kaehr, são uma possibilidade. Estes teriam funções estruturais mais complexas ou poderiam servir como catalisadores.

p O trabalho segue os esforços de vários grupos científicos, incluindo Kaehr, que construíram estruturas semelhantes a gel, copiei-os com sílica e queimei o gel para criar, na verdade, large sponges.

p "Now we can change the biological shape and calcify (heat) it, so for the first time we get new irregular structures, " Kaehr said.

p Summing up, Kaehr offers what may be the first distinction in scientific literature between a mummy cell and a zombie cell:"King Tut was mummified, " ele disse, "to approximately resemble his living self, but the process took place without mineralization [a process of fossilization]. Our zombie cells bridge chemistry and biology to create forms that not only near-perfectly resemble their past selves but can do future work."