Os fungos são, em geral, associados à decomposição e à devolução de matéria orgânica morta ao solo. Ainda assim, investigadores de ciência dos materiais estão a avaliar se, no futuro, poderão também contribuir para a reparação do corpo humano, através de hidrogéis especiais.
Para funcionar em contexto biomédico, um hidrogel tem de apresentar uma arquitetura em múltiplas camadas, semelhante à da pele, da cartilagem e dos músculos. Embora alguns grupos estejam a desenvolver alternativas sintéticas inspiradas na biologia, uma equipa da Universidade do Utah identificou um hidrogel que, literalmente, é produzido por um organismo vivo.
Marquandomyces marquandii: um fungo do solo com potencial para hidrogéis bio-integrados
O fungo Marquandomyces marquandii é um bolor comum do solo e surge como um candidato promissor. A sua classificação taxonómica foi, durante algum tempo, motivo de confusão: esteve incorretamente identificado como Paecilomyces marquandii até ser transferido para um género próprio em 2020. Agora, poderá vir a acrescentar ao seu “currículo” uma função inesperada: a de hidrogel bio-integrado.
Os hidrogéis bio-integrados são obtidos a partir de organismos que formam redes intrincadas e reticuladas, capazes - pelo menos em princípio - de desempenhar um papel semelhante ao dos nossos tecidos moles.
Como escrevem o autor principal Atul Agrawal, engenheiro na Universidade do Utah, e os seus colaboradores, os hidrogéis são encarados como uma alternativa muito promissora para: - regeneração e engenharia de tecidos; - suportes para cultura celular; - biorreatores celulares; - dispositivos vestíveis,
porque conseguem reproduzir de perto as propriedades viscoelásticas características dos tecidos moles.
Porque é que o micélio interessa tanto à engenharia de biomateriais?
Quando pensamos em fungos, é habitual lembrarmo-nos de cogumelos ou do “penugem” do bolor - mas essas estruturas são sobretudo partes reprodutivas. A maior parte do fungo é, na realidade, uma rede de filamentos chamada micélio, normalmente escondida no interior do solo, da madeira ou até naquela fruta esquecida no fundo da fruteira. É precisamente esta malha fibrosa e em camadas que torna os fungos tão apelativos como biomaterial.
O micólogo Bryn Dentinger, do Museu de História Natural do Utah, explica que, à medida que o fungo avança, vai formando paredes transversais que compartimentam um filamento muito longo em inúmeras células individuais. E acrescenta que podem continuar a crescer indefinidamente, desde que haja nutrição suficiente - um conjunto de comportamentos com potencial de exploração que ainda não foi plenamente aproveitado.
Um hidrogel vivo, com água e camadas: resultados com M. marquandii
Vários fungos já foram testados como potenciais hidrogéis biomédicos, mas muitos acabam por ser demasiado frágeis ou por secarem rapidamente. Com M. marquandii, isso não se verificou: quando cultivado através de fermentação líquida estacionária, o fungo formou um hidrogel capaz de reter até 83% de água.
Agrawal descreve uma das colónias fúngicas a crescer num balão de vidro cheio de meio de cultura líquido amarelado, salientando que o material apresenta múltiplas camadas claramente visíveis a olho nu. Mais do que isso, essas camadas diferem na porosidade: - a camada superior tem cerca de 40% de porosidade; - depois surgem bandas alternadas com aproximadamente 90% e 70% de porosidade.
A equipa suspeita que esta estratificação resulte de alterações na velocidade e na estratégia de crescimento. Por exemplo, quando o fungo atingiu a superfície do meio de cultura, a porosidade ficou mais baixa - possivelmente porque a prioridade passou a ser o crescimento lateral. Isto sugere que, ajustando condições de cultivo como o fornecimento de oxigénio e a temperatura, será possível afinar a microestrutura do hidrogel de acordo com a aplicação pretendida.
Quitina, biocompatibilidade e possíveis aplicações
O engenheiro de materiais Steven Naleway, também da Universidade do Utah, sublinha que este fungo conseguiu desenvolver camadas de micélio grandes e espessas - exatamente o que a equipa procura. O micélio é composto sobretudo por quitina, um polímero semelhante ao que existe nas conchas marinhas e nos exosqueletos de insetos. Além de ser biocompatível, trata-se de um tecido com uma estrutura muito esponjosa.
Naleway acrescenta que, em teoria, este material poderá servir como modelo (template) para aplicações biomédicas ou, em alternativa, ser mineralizado para criar uma estrutura de suporte (scaffold) destinada à formação de osso.
Um aspeto prático a considerar, em fases futuras, é a forma como estes hidrogéis seriam produzidos com consistência e segurança: para uso clínico, seria necessário controlar rigorosamente contaminações, padronizar lotes e garantir esterilidade sem destruir as propriedades do material. Também a integração com técnicas de fabrico, como moldação ou impressão 3D com biomateriais, poderá ser decisiva para transformar colónias cultivadas em estruturas com formato e resistência adequados.
Em paralelo, a avaliação do desempenho em condições reais (por exemplo, em contacto prolongado com fluidos corporais e sob tensão mecânica) será essencial. Parâmetros como elasticidade, estabilidade ao longo do tempo e resposta a ciclos de hidratação e desidratação influenciam diretamente se um hidrogel poderá funcionar como substituto temporário de tecido, como penso avançado ou como suporte para crescimento celular.
Segurança e limites: ainda longe da clínica
Ainda demorará até que um médico possa propor “pele de cogumelo” para tratar queimaduras ou uma prótese da anca cultivada com fungos. M. marquandii não é conhecido por ser prejudicial para humanos, mas estudos em animais indicam que a quitina presente em bolores pode, em casos raros, desencadear reações alérgicas.
Por outro lado, M. marquandii pode favorecer o crescimento de algumas plantas. Assim, serão necessários muitos mais ensaios para perceber até que ponto este fungo do solo consegue conviver com tecido vivo - e para evitar cenários dignos de O Último de Nós.
A equipa afirma que, tanto quanto é do seu conhecimento, esta é a primeira descrição de uma espécie de micélio a alcançar propriedades tão semelhantes às de um hidrogel em condições de crescimento submerso, posicionando M. marquandii como um material novo e promissor para aplicações biomédicas.
Este trabalho foi publicado na Revista da Sociedade de Minerais, Metais e Materiais.
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