Trevor Franklin, estudante de doutorado na Robert Frederick Smith School of Chemical and Biomolecular Engineering de Cornell, estava preparando um estudo sobresuperfÍcies anti-incrustantes quando notou algo estranho.

“Eu estava praticando técnicas de cultivo de bactanãrias em váriassuperfÍcies de materiais, incluindo polivinilpiridina”, disse Franklin, “e notei que a Pseudomonas aeruginosa que crescia em polivinilpiridina tinha uma cor diferente de qualquer outrasuperfÍcie”.

Essa descoberta levou a um novo estudo mostrando que certos materiais podem alterar o comportamento bioqua­mico dos micróbios dasuperfÍcie que vivem neles, e éo primeiro a mostrar um material insolaºvel que exerce controle sobre os comportamentos bioquímicos das bactanãrias.

Biofilmes bacterianos osconjuntos de células de bactanãrias encerradas em uma matriz de biomoléculas ostendem a crescer em qualquersuperfÍcie aºmida. Como tal, os humanos gastam muito tempo e energia tentando remover ou matar esses filmes de dentes, cascos de navios e implantes médicos, entre muitas outrassuperfÍcies. O estudo, publicado na edição impressa de 13 de dezembro da revista Biomacromolecules , abre as portas para novas pesquisas sobre os efeitos de materiais insolaºveis na fisiologia do biofilme.

Franklin e Rong Yang, professor assistente de engenharia química e biomolecular e coautor do estudo, projetaram experimentos que mostraram que a polivinilpiridina aumentou a quantidade de ferro superficial acessa­vel a  bactanãria P. aeruginosa e, dessa forma, reduziu a capacidade da bactanãria de causar doena§a. Os compostos que a P. aeruginosa produz para eliminar o ferro também são responsa¡veis ​​por sua cor usual. Quando o material desuperfÍcie polivinilpiridina torna o ferro prontamente dispona­vel, esses compostos não são necessa¡rios e, portanto, a cor usual estãoausente.

O biofilme composto de P. aeruginosa cultivado em polivinilpiridina foi duas vezes maior do que o que cresceu em uma placa de comparação não revestida, mas 68% menos virulento para um tipo especa­fico de canãlula da pele humana. Amedida que um biofilme de P. aeruginosa cresce, ele "limpa" o ferro de sua vizinhana§a e, nesse processo, pode causar toxicidade a outras espanãcies da área. Uma vez que o revestimento de polivinilpiridina forneceu uma fonte pronta de ferro, o biofilme pode crescer com uma eliminação ma­nima de ferro e causar menos danos.

Sijin Li, professora assistente de engenharia química e biomolecular, aplicou sua experiência em metabolismo celular para esclarecer os resultados observados. Mais de 4.000 produtos intermediários e finais do metabolismo (metaba³litos) existem em P. aeruginosa. Mudanças dina¢micas nos metaba³litos presentes refletem asmudanças de comportamento de uma bactanãria em resposta amudanças ambientais , incluindomudanças desencadeadas por materiais desuperfÍcie.

Pode ser difa­cil trazr o perfil de um número tão grande de metaba³litos com rapidez e precisão. Li empregou uma técnica única osmetabola´mica não direcionada ospara permitir aos pesquisadores obter um instanta¢neo de todos os metaba³litos produzidos por P. aeruginosa e identificar os compostos e possa­veis mecanismos subjacentes a smudanças comportamentais causadas pelo material dasuperfÍcie.

"Os micróbios são a forma de vida mais populosa, diversa e onipresente na Terra, por isso éessencial que entendamos como os materiais sintanãticos que fabricamos podem mudar o comportamento microbiano", disse Yang. A capacidade de controlar o crescimento e o comportamento dos biofilmes simplesmente manipulando as composições dasuperfÍcie daria aos engenheiros uma ferramenta importante para complementar os organismos geneticamente modificados existentes, que vão com preocupações associadas a  sua implantação fora do laboratório.

A pesquisa futura de Yang explorara¡ o potencial de aproveitar as interações material-biofilme para aproveitar os biofilmes para uso em biorremediação, produção biotecnologiica de bens de consumo e atéautoalimentação e autorrenovação de materiais vivos.