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“Esta tecnologia não está viva”, diz Laia Mogas-Soldevila. “É como viver.”
A distinção é importante para o professor assistente da Stuart Weitzman School of Design, por razões científicas e artísticas. Com um doutorado em engenharia biomédica, vários diplomas em arquitetura e uma devoção ao design sustentável, Mogas-Soldevila traz a biologia para a vida cotidiana, criando materiais para um futuro construído entre a natureza e o artifício.
A tecnologia arquitetônica que ela descreve é despretensiosa à primeira vista: uma pelota liofilizada, pequena o suficiente para se perder no bolso. Mas esse minúsculo pedaço de matéria, resultado de mais de um ano de colaboração entre designers, engenheiros e biólogos, é um biomaterial que contém um sistema “vivo”.
Quando tocado pela água, o pellet ativa e expressa uma proteína brilhante, sua fluorescência demonstrando que a vida e a arte podem se harmonizar em uma terceira e muito diferente coisa, tão pronta para agradar quanto para proteger. Tecidos em treliças feitas de materiais naturais flexíveis que promovem o fluxo de ar e umidade, os grânulos formam elementos marcantes de design de interiores que podem um dia nos manter saudáveis.
“Nós os imaginamos como sensores”, explica Mogas-Soldevila. “Eles podem detectar patógenos, como bactérias ou vírus, ou alertar as pessoas sobre toxinas dentro de suas casas. Os pellets são projetados para interagir com o ar. Com o desenvolvimento, eles podem monitorar ou até mesmo limpá-lo.”
Por enquanto, eles brilham, uma primeira parada triunfante no roteiro da equipe para o futuro. A fluorescência estabelece que o processo de fabricação de biomateriais do laboratório é compatível com a engenharia sem células de ponta que dá aos grânulos suas propriedades realistas.
Uma tecnologia em rápida expansão, os sistemas de expressão de proteínas livres de células permitem aos pesquisadores fabricar proteínas sem o uso de células vivas.
Gabrielle Ho, Ph.D. candidato do Departamento de Bioengenharia e co-líder do projeto, explica como o trabalho de design da equipe passou a ser livre de células, uma técnica raramente explorada fora do estudo de laboratório ou aplicações médicas.
“Normalmente, usaríamos viver E. coli células para fazer uma proteína”, diz Ho. “E. coli é um burro de carga biológico, acessível e muito produtivo. Introduzíamos DNA na célula para encorajar a expressão de proteínas específicas. Mas este método tradicional não era uma opção para este projeto. Você não pode ter projetado E. coli pendurado em suas paredes.”
Os sistemas livres de células contêm todos os componentes que uma célula viva requer para fabricar proteínas – energia, enzimas e aminoácidos – e não muito mais. Esses sistemas, portanto, não estão vivos. Eles não se replicam e também não podem causar infecção. Eles são “semelhantes aos vivos”, projetados para absorver o DNA e expulsar as proteínas de maneiras que antes só eram possíveis usando células vivas.
“Uma das melhores coisas sobre esses materiais não estarem vivos”, diz Mogas-Soldevila, “é que não precisamos nos preocupar em mantê-los assim”.
Ao contrário das células vivas, os materiais livres de células não precisam de um ambiente úmido ou monitoramento constante em um laboratório. A pesquisa da equipe estabeleceu um processo para fabricar esses grânulos secos que preserva a bioatividade durante a fabricação, armazenamento e uso.
Bioativa, expressiva e programável, esta tecnologia foi projetada para capitalizar as propriedades únicas dos materiais orgânicos.
Mogas-Soldevila, cujo laboratório se concentra exclusivamente na arquitetura biodegradável, entende o valor dos biomateriais como ambientalmente responsáveis e esteticamente ricos.
“Os arquitetos estão percebendo que os materiais convencionais – concreto, aço, vidro, cerâmica, etc. – são prejudiciais ao meio ambiente e estão se tornando cada vez mais interessados em alternativas para substituir pelo menos alguns deles. , mesmo sendo capaz de substituir uma pequena porcentagem resultaria em uma redução significativa de resíduos e poluição.”
Os materiais de assinatura de seu laboratório – biopolímeros feitos de cascas de camarão, polpa de madeira, areia e solo, casulos de seda e gomas de algas – conferem qualidades além de suas vantagens sustentáveis.
“Minha obsessão é diagnóstica, mas minha paixão é brincar”, diz Mogas-Soldevila. “Os biomateriais são os únicos materiais que podem encapsular essa dupla função observada na natureza.”
Essa abordagem multivalente se beneficiou da ajuda do Laboratório Educacional e Bio-MakerSpace da Fundação George H. Stephenson da Penn Engineering e do apoio de seu diretor, Sevile Mannickarottu. Além de contribuir com equipamentos essenciais e infraestrutura de pesquisa para a equipe, Mannickarottu foi fundamental para possibilitar as relações interdisciplinares que levaram a equipe ao sucesso, apresentando Ho aos colaboradores da equipe de pesquisa do DumoLab. Isso inclui Mogas-Soldevila, Camila Irabien, uma estudante de Biologia da Penn que forneceu contribuições cruciais para o trabalho experimental, e Vlasta Kubušová, colega de design da Fulbright, que co-liderou o projeto durante seu tempo na Penn e que continuará alimentando as próximas etapas do projeto.
A fabricação sem células e a pesquisa de design exigiram diálogos únicos entre ciência e arte, categorias que Ho acreditava serem totalmente separadas antes de embarcar neste projeto.
“Aprendi muito com a abordagem que os designers trouxeram para o laboratório”, diz Ho. “Normalmente, na ciência, temos um problema ou hipótese específica para a qual trabalhamos sistematicamente.”
Mas nesta colaboração, as coisas eram diferentes. Em aberto. A equipe buscou uma plataforma viva que faz a detecção e informa as pessoas sobre assuntos interativos. Eles precisavam explorar, passo a passo, como chegar lá.
“O design é limitado apenas pela imaginação. Buscamos uma tecnologia que pudesse ajudar a construir uma visão, e acabou sendo livre de células”, diz Ho.
“De minha parte”, diz Mogas-Soldevila, “foi inspirador testemunhar o rigor e a atenção às restrições que a bioengenharia traz.”
As restrições eram muitas – restrições de máquina, restrições biológicas, restrições financeiras e restrições de espaço.
“Mas enquanto mantivemos essas restrições em jogo”, ela continua, “fizemos nossas perguntas criativas mais prementes. Os materiais podem nos alertar sobre ameaças invisíveis? Como os humanos reagirão a esses locais bioativos? Eles serão bonitos? Eles serão estranhos? Mais importante, eles permitirão uma nova relação estética com o potencial da matéria de base biológica e bioativa?”
No futuro, os grânulos livres de células e as redes de biopolímeros poderiam proteger nossa vida interior, cuidando de nossa saúde mental e física. Por enquanto, a pesquisa está em andamento, a poesia do design energizada pela restrição, a restrição da engenharia energizada pela poesia
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