Roman GłogulskiPesquisadores descobriram que armadilhas ópticas podem ser usadas para controlar a formação de biofilmes. Eles encontraram diferentes comprimentos de onda de lasers que podem estimular e inibir o crescimento de biofilmes. Essas descobertas têm o potencial de permitir que cientistas utilizem essas camadas de microorganismos para diversas aplicações em bioengenharia.
“A fabricação de componentes microscópicos geralmente requer processos de fabricação altamente avançados, mas descobrimos que armadilhas ópticas podem ser usadas para controlar precisamente a posição de bactérias individuais ou aglomerados de bactérias”, disse a líder da equipe, Anna Bezryadina, da California State University Northridge. “Isso nos permite influenciar os padrões de crescimento das estruturas bacterianas em um nível microscópico com alta precisão”.
No periódico Biomedical Optics Express, pesquisadores descrevem seus experimentos usando armadilhas ópticas para regular a agregação bacteriana e o desenvolvimento de biofilmes. Eles descobriram que diferentes tipos de lasers podem ser usados para estimular e inibir o crescimento de biofilmes.
“Podemos até criar blocos bacterianos que podem ser movidos, fundidos e destruídos conforme necessário”, afirmou Bezryadina. “Esse trabalho pode levar a um novo tipo de materiais biodegradáveis ou a uma nova geração de biossensores biodegradáveis baseados em biofilmes, por exemplo”.
Utilizando a luz para controlar o crescimento bacteriano
A maioria das pesquisas sobre biofilmes tem se concentrado em métodos mecânicos, químicos e biológicos para suprimir e controlar essas camadas microbianas. Embora cientistas tenham mostrado que abordagens sintéticas e químicas podem ser usadas para ativar e controlar biofilmes, além de projetá-los em estruturas espaciais específicas, Bezryadina e sua equipe desejavam explorar se métodos ópticos poderiam ser usados para controlar a dinâmica dos biofilmes. Isso requeriu uma equipe interdisciplinar com conhecimentos em tecnologia óptica avançada e microbiologia.
Os pesquisadores conduziram experimentos com Bacillus subtilis, uma bactéria não patogênica que naturalmente forma biofilmes. Eles utilizaram um ambiente com baixo teor nutricional hostil ao B. subtilis para estimular as bactérias a formar biofilmes. Após obter pequenos aglomerados de biofilme, eles conduziram experimentos com armadilhas ópticas, utilizando um laser azul com comprimento de onda de 473 nm ou um laser de infravermelho próximo sintonizável Ti:sapphire que pode variar de 700 a 1000 nm.
Eles descobriram que usar um laser com comprimento de onda de 820-830 nm permitiu a longa duração da captura óptica dos aglomerados de biofilme, minimizando danos fotossintéticos significativos. No entanto, o uso de um laser com comprimento de onda de 473 nm – um comprimento de onda absorvido fortemente pelas bactérias – causou ruptura celular e desintegração dos aglomerados de biofilme. Também foi observado que os aglomerados bacterianos ideais para manipulação óptica consistem em três a quinze células.
Criando padrões
Durante a investigação da dinâmica bacteriana e formação de biofilme usando armadilhas ópticas com comprimento de onda de 820 nm por uma hora, os pesquisadores descobriram que os aglomerados bacterianos agregaram-se perto de aglomerados opticamente capturados, aderiram a superfícies e começaram a formar microcolônias. Eles também foram capazes de transferir aglomerados bacterianos capturados opticamente para locais diferentes, o que pode ser útil para a construção de estruturas a partir de bactérias. O laser de infravermelho próximo não parecia interromper a formação de biofilme para aglomerados de bactérias expostos a laser de infravermelho próximo altamente concentrado, sugerindo que comprimentos de onda de infravermelho próximo na faixa de 800 a 850 nm podem ser usados para durações prolongadas de captura óptica, manipulação e formação de padrões de aglomerados bacterianos.
“Apesar da aparentemente descontrolada formação de biofilmes bacterianos na natureza, nosso estudo mostrou que a formação de biofilmes bacterianos pode ser controlada usando luz”, afirmou Bezryadina. “Este artigo representa o primeiro passo em um projeto de longo prazo para criar materiais de construção microscópicos a partir de recursos prontamente disponíveis, como bactérias. Em estudos futuros, planejamos usar o que descobrimos para desenvolver um processo para construir estruturas a partir de blocos bacterianos”.
No geral, os experimentos mostraram certa flexibilidade nas condições precisas de crescimento, tamanhos de aglomerados e comprimentos de onda necessários para manipular biofilmes. Os pesquisadores sugerem que sua metodologia também pode ser aplicável a outros tipos de microorganismos formadores de biofilme.
Seção de perguntas frequentes (FAQ) com base nos tópicos-chave e informações apresentadas no artigo:
1. Quais descobertas relacionadas ao uso de armadilhas ópticas foram apresentadas no artigo?
Os pesquisadores descobriram que o uso de lasers de diferentes comprimentos de onda pode estimular e inibir o crescimento de biofilmes. Essa descoberta pode permitir que cientistas utilizem biofilmes para diversas aplicações em bioengenharia.
2. Como a autora principal, Anna Bezryadina, transmitiu informações sobre os experimentos?
Anna Bezryadina, a líder da equipe da California State University Northridge, afirmou que as armadilhas ópticas podem ser usadas para controlar precisamente a posição de bactérias individuais ou aglomerados de bactérias, permitindo influenciar os padrões de crescimento das estruturas bacterianas em um nível microscópico com alta precisão.
3. Quais são as aplicações potenciais dessas descobertas?
De acordo com Bezryadina, essas descobertas podem levar a novos tipos de materiais biodegradáveis ou biossensores baseados em biofilmes. Essas possibilidades surgem da manipulação e controle do crescimento de biofilmes usando lasers.
4. Como os pesquisadores experimentaram com lasers de diferentes comprimentos de onda?
Os pesquisadores conduziram experimentos com Bacillus subtilis, utilizando armadilhas ópticas com um laser de comprimento de onda azul de 473 nm e um laser de infravermelho próximo sintonizável Ti:sapphire que varia de 700 a 1000 nm. Eles descobriram que usar um laser com comprimento de onda de 820-830 nm permitiu a captura óptica de longa duração dos aglomerados de biofilme.
5. Como os pesquisadores manipularam aglomerados bacterianos usando armadilhas ópticas?
Os pesquisadores descobriram que aglomerados bacterianos capturados opticamente podem ser transferidos e manipulados para locais diferentes. Eles também criaram microcolônias de bactérias estimulando a agregação bacteriana perto das armadilhas ópticas.
6. Quais são as implicações potenciais desta pesquisa?
Os pesquisadores sugerem que esse método pode não apenas ser útil para controlar o crescimento de biofilmes de Bacillus subtilis, mas também para outros tipos de microorganismos formadores de biofilme.
7. Como os pesquisadores planejam dar continuidade à sua pesquisa?
Os pesquisadores planejam utilizar suas descobertas para desenvolver um processo de construção de estruturas a partir de blocos bacterianos. Eles esperam que, no futuro, sejam capazes de criar materiais de construção microscópicos utilizando recursos prontamente disponíveis, como bactérias.
Definições de termos-chave e gírias:
1. Biofilme – uma camada de microorganismos, como bactérias, que adere a superfícies e compostos químicos.
2. Armadilhas ópticas – dispositivos que usam feixes de luz para manipular ou controlar partículas, como bactérias.
3. Bioengenharia – uma área da ciência que combina biologia e engenharia para desenvolver novas tecnologias e produtos biomédicos.
Links relacionados sugeridos para o domínio principal:
1. California State University Northridge (https://www.csun.edu/)
2. Biomedical Optics Express
The source of the article is from the blog toumai.es
