A ideia é inusitada. Em vez de fazer uma mesa em uma marcenaria, cultivar, em laboratório, a madeira que dará origem ao móvel já no design desejado. A proposta vem de um grupo de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, que garante que são grandes as chances de ela sair do papel.
"A intenção é que você possa cultivar esses materiais vegetais exatamente na forma que precisa para que não seja necessária nenhuma fabricação subtrativa, o que reduz a quantidade de energia e o desperdício. Há muito potencial para expandir isso e desenvolver estruturas tridimensionais", afirma Ashley Beckwith, recém-formada em doutorado no MIT e principal autora de um artigo, publicado no Materials Today, que detalha o projeto inovador.
Para criar uma alternativa ecologicamente correta e com baixo desperdício, a equipe recorreu ao uso de produtos químicos capazes de controlar, com precisão, as propriedades físicas e mecânicas da madeira de laboratório, além de técnicas de bioimpressão 3D para, por exemplo, chegar a formas do material que não são encontradas na natureza.
Na primeira etapa, do início do cultivo do material vegetal, os pesquisadores isolaram células das folhas de plantas jovens de Zinnia elegans, conhecida, no Brasil, como moça-e-velha e canela-de-velho. O material foi cultivado em meio líquido por dois dias. Depois, transferido para um meio à base de gel que continha nutrientes e dois hormônios distintos. Ao mexer nos níveis hormonais, os cientistas conseguiram ajustar as propriedades físicas e mecânicas das células vegetais que cresciam no caldo rico em nutrientes.
Beckwith compara o processo ao que acontece no corpo humano. "Você tem hormônios que determinam como as células se desenvolvem e como surgem certas características. Da mesma forma, alterando as concentrações hormonais no caldo nutriente, as células vegetais responderam de forma diferente. Apenas manipulando essas pequenas quantidades químicas, conseguimos provocar mudanças bastante dramáticas em termos de resultados físicos", detalha.
Na visão de Luis Fernando Velásquez-García, cientista principal dos Laboratórios de Tecnologia de Microssistemas do MIT e também autor do artigo, as células vegetais em crescimento se comportam como células-tronco. Assim, explica ele, os cientistas podem dar pistas para dizer-lhes o que se tornar.
Em uma segunda etapa, a equipe usou uma impressora 3D para extrudar a solução de gel de cultura de células para uma estrutura com uma forma escolhida, onde o material ficou incubado no escuro durante três meses. Em vez de usar um molde, o processo envolveu o uso de um arquivo de design assistido por computador personalizável. O equipamento era alimentado a uma bioimpressora 3D, que depositou a cultura de gel celular na forma escolhida.
Interface
Após a incubação, o material à base de células resultante foi desidratado, e os pesquisadores avaliaram as suas propriedades. Eles descobriram que o uso de níveis baixos de hormônios produziu materiais vegetais com células mais arredondadas, abertas e de menor densidade. Por outro lado, o emprego de mais hormônios levou ao crescimento de materiais vegetais com estruturas celulares menores, mais densas e rígidas.
Segundo o grupo, o processo resultou em uma madeira de laboratório com rigidez semelhante à de algumas madeiras naturais. "Esse trabalho demonstra o poder que uma tecnologia na interface entre engenharia e biologia pode trazer para enfrentar um desafio ambiental, alavancando avanços originalmente desenvolvidos para aplicações de saúde", enfatiza Jeffrey Borenstein, também autor do estudo.
Velásquez-García chama a atenção para a possibilidade de personalizar as peças de madeira cultivada em laboratório. "Acho que a verdadeira oportunidade aqui é ser ideal com o que você usa e como você o usa. Se você deseja criar um objeto que servirá a algum propósito, há expectativas mecânicas a serem consideradas. Esse processo é realmente passível de customização", enfatiza.
O cientista cogita algumas aplicações, como o cultivo de madeiras com alta resistência para suportar as paredes de uma casa ou com propriedades térmicas para aquecer uma sala de forma mais eficiente. A próxima etapa do projeto é explorar como outros fatores químicos e genéticos podem direcionar o crescimento das células. O grupo também planeja avaliar como o método pode ser transferido para outras espécies de plantas.