(Notícias Nanowerk) Microalgas como a diatomácea Odontella aurita e a alga verde Tetraselmis striata são especialmente adequadas como “biofábricas” para a produção de materiais sustentáveis para impressão a laser 3D devido ao seu alto teor em lipídios e pigmentos fotoativos. Uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Prof. Dra. Eva Blasco, cientista do Instituto de Engenharia de Sistemas Moleculares e Materiais Avançados (IMSEAM) da Universidade de Heidelberg, conseguiu pela primeira vez fabricar tintas para impressão de microestruturas 3D biocompatíveis complexas a partir de matérias-primas extraídas das microalgas. Os materiais à base de microalgas podem ser usados no futuro como base para implantes ou andaimes para culturas de células 3D.
A pesquisa foi publicada em Materiais Avançados (“Impressão Verde: Materiais Baseados em Microalgas para Impressão 3D com Luz”).

Entre as técnicas de manufatura aditiva, a impressão a laser 3D de dois fótons oferece vantagens específicas para a manufatura em micro e nanoescala. Devido à sua notável resolução, ele encontra aplicação em vários campos, incluindo óptica e fotônica, microfluídicae biomedicina. O processo envolve focar um feixe de laser em uma resina líquida fotorreativa, a chamada “tinta”. No ponto focal, a luz do laser ativa moléculas especiais conhecidas como fotoiniciadores e desencadeia uma reação química, causando solidificação native da tinta.
Até o momento, polímeros baseados em petroquímicos têm sido usados principalmente como tintas para esse processo de impressão a laser 3D altamente preciso. No entanto, esses polímeros contribuem para o esgotamento de combustíveis fósseis e a emissão de gases de efeito estufa e também podem conter componentes tóxicos, como aponta o Prof. Blasco. As microalgas são particularmente adequadas como “biofábricas” para a produção de materiais sustentáveis para impressão 3D devido à sua rápida taxa de crescimento, CO2-fixação durante o cultivo e biocompatibilidade.
“Apesar das suas vantagens, as microalgas dificilmente têm sido consideradas como matérias-primas para a impressão 3D baseada em luz”, afirma o Prof. Blasco, cujo grupo conduz pesquisas na interface da química macromolecular, ciência dos materiais e impressão 3D. nanofabricação.
A equipe de pesquisa conseguiu pela primeira vez extrair materiais biocompatíveis para impressão a laser 3D de alta resolução de microalgas. Para seus experimentos, os pesquisadores selecionaram duas espécies – a diatomácea Odontella aurita e a alga verde Tetraselmis striata – que contêm níveis particularmente altos de lipídios na forma de triglicerídeos. A equipe extraiu os triglicerídeos e os funcionalizou com acrilatos para facilitar a cura rápida sob irradiação de luz. Os pigmentos verdes fotoativos presentes nas microalgas provaram ser adequados como fotoiniciadores. Quando expostos à luz, eles desencadeiam a reação química que solidifica a tinta em uma estrutura tridimensional.
“Dessa forma, evitamos o uso de aditivos potencialmente tóxicos, como os fotoiniciadores usados em tintas convencionais”, explica a primeira autora Clara Vazquez-Martel, candidata a doutorado na equipe de pesquisa de Eva Blasco no IMSEAM.
Usando o novo sistema de tinta, os pesquisadores conseguiram produzir diferentes microestruturas 3D com alta precisão, exibindo características complexas como tetos e cavidades salientes. Usando experimentos de cultura de células, os pesquisadores também investigaram a biocompatibilidade das tintas baseadas em microalgas. Eles prepararam microscaffolds 3D nos quais as células foram cultivadas por cerca de 24 horas. Eles observaram uma taxa de sobrevivência de quase 100 por cento.
“Nossos resultados abrem novas possibilidades não apenas para impressão 3D mais sustentável com luz, mas também para aplicações em ciências biológicas – de culturas de células 3D a implantes biocompatíveis”, diz o Prof. Blasco.