A investigação, publicada na revista Advanced Materials, apresenta fibras produzidas através de proteínas modificadas capazes de serem dissolvidas e reutilizadas em múltiplos ciclos sem perda significativa de desempenho.
O material, designado SAM (silk-amyloid-mussel protein hybrid), resulta da combinação de proteínas inspiradas em mexilhões, seda de aranha e amiloides, produzidas em biorreatores através de microrganismos geneticamente modificados. Segundo os investigadores, a solução pretende responder às limitações dos materiais petroquímicos convencionais, cuja reciclagem continua a ser complexa e economicamente difícil.
«Desenvolvemos fibras proteicas recicláveis que se dissolvem numa solução de ácido fórmico em segundos, mas que permanecem estáveis em água e resistentes após secagem», explica Fuzhong Zhang, professor da McKelvey School of Engineering e co-diretor do SMARC (Synthetic Biology Manufacturing of Advanced Materials Research Center).
O processo de reciclagem recorre a uma solução de ácido fórmico, um solvente já utilizado em várias aplicações industriais, incluindo tingimento têxtil e processamento de couro. Neste caso, o solvente quebra as interações entre proteínas sem alterar a estrutura do material. Após evaporação, as proteínas podem ser reutilizadas para produzir novas fibras com propriedades semelhantes às originais.
A equipa refere ainda que eventuais micropartículas libertadas durante a lavagem das fibras seriam biodegradáveis, reduzindo o impacto ambiental associado aos microplásticos persistentes presentes nos oceanos.
Para desenvolver o material, os investigadores recorreram a técnicas de engenharia de proteínas que permitiram combinar diferentes sequências genéticas naturais. As proteínas inspiradas nos mexilhões contribuem para a capacidade de dissolução e reciclabilidade, enquanto os componentes inspirados na seda de aranha e nos amiloides garantem resistência mecânica e estabilidade estrutural.
«Ajustamos as sequências das proteínas do pé de mexilhão para tornar as fibras SAM recicláveis, evitando ao mesmo tempo que encolham quando ficam molhadas», revela Fuzhong Zhang.
Segundo a equipa, o material foi dissolvido e recriado várias vezes, mantendo níveis consistentes de resistência. As proteínas recicladas podem também ser reutilizadas na produção de hidrogéis adesivos, passíveis de serem novamente reciclados em fibras ou hidrogéis.
Os investigadores defendem ainda que a possibilidade de reutilização contínua poderá ajudar a reduzir os custos associados à biomanufatura, frequentemente considerada demasiado dispendiosa para aplicações de grande escala.
«Reciclar o produto final ao longo de múltiplos ciclos pode reduzir significativamente os custos de fabrico ao longo do tempo», conclui o professor.
