A resiliência intrínseca dos biofilmes às condições ambientais torna-os uma plataforma atraente para biocatálise, biorremediação, agricultura ou saúde do consumidor. No entanto, um dos principais desafios nestas áreas é que as bactérias benéficas não são necessariamente boas na formação de biofilme.
A engenharia genética normalmente resolve este problema, mas os cientistas do Universidade de BirminghamA Escola de Engenharia Química de Brasil revelou um novo método para aumentar a eficiência na biocatálise.
Os cientistas identificaram e examinaram uma biblioteca de polímeros sintéticos quanto à sua capacidade de induzir formação de biofilme em E. coli. E. coli é uma bactéria comumente usada em biocatálise.
Esta triagem utilizou uma cepa de E. coli (MC4100) amplamente utilizada na ciência fundamental para estudar genes e proteínas e é conhecida por ser fraca na formação de biofilmes em comparação com outra cepa de E. coli, PHL644, uma cepa isogênica obtida através da evolução que é um bom formador de biofilme.
Os produtos químicos mais eficazes na promoção do desenvolvimento do biofilme foram identificados através desta triagem. Os polímeros levemente catiônicos foram superados pelos polímeros hidrofóbicos, enquanto os derivados aromáticos e heteroaromáticos superaram significativamente os polímeros alifáticos comparáveis.
O monitoramento da biomassa e da atividade biocatalítica de ambas as cepas incubadas na presença desses polímeros revelou que o MC4100 correspondeu e até superou o PHL644.
As descobertas indicaram que os polímeros precipitam em solução e atuam como coagulantes, estimulando um processo natural denominado floculação, que faz com que as bactérias formem biofilmes.
O Dr. Francisco Fernández Trillo da Escola de Química* disse: “Exploramos um amplo espaço químico e identificamos os produtos químicos e polímeros de melhor desempenho que aumentam a atividade biocatalítica da E. coli, um carro-chefe da biotecnologia. Isto resultou em uma pequena biblioteca de polímeros sintéticos que aumentam a formação de biofilme quando usados como simples aditivos à cultura microbiana. Até onde sabemos, atualmente não existem métodos que proporcionem essa simplicidade e versatilidade na promoção de biofilmes para bactérias benéficas.”
“Esses polímeros sintéticos podem contornar a necessidade de introduzir características para a formação de biofilme por meio da edição genética. É caro, demorado, irreversível e requer uma pessoa qualificada em microbiologia para implementá-lo. Acreditamos que esta abordagem tem um impacto além dos biofilmes para biocatálise. Uma estratégia semelhante poderia ser empregada para identificar polímeros candidatos para outros microrganismos, como probióticos ou leveduras, e desenvolver novas aplicações na ciência alimentar, agricultura, biorremediação ou saúde.”
Jornal de referência:
- Pavan Adoni, Andrey Romanyuk, et al. Biofilmes induzidos por polímeros para biocatálise aprimorada. Matéria. Horiz., 2022. DOI: 10.1039/D2MH00607C
