Os fungos são sobretudo reconhecidos por devolverem ao solo a matéria orgânica morta. Ainda assim, na ciência dos materiais, começa a ganhar força uma pergunta diferente: e se, um dia, também puderem ajudar o nosso corpo a reparar-se, na forma de hidrogéis especiais?
Para funcionar em contexto biomédico, um hidrogel tem de oferecer uma estrutura multicamadas, semelhante à da nossa pele, cartilagem e músculos. Enquanto alguns engenheiros desenvolvem versões sintéticas que imitam a biologia, investigadores da Universidade do Utah identificaram um hidrogel que, literalmente, tem vida própria.
Hidrogéis bio-integrados de micélio: o caso de Marquandomyces marquandii
O candidato mais promissor do estudo é Marquandomyces marquandii, um bolor do solo relativamente comum. Curiosamente, esta espécie passou por uma pequena crise de identidade científica: durante anos foi classificada de forma errada como Paecilomyces marquandii, até ser atribuída ao seu próprio género em 2020. Agora, poderá vir a acrescentar ao “currículo” o papel de hidrogel bio-integrado.
Os hidrogéis bio-integrados são produzidos a partir de organismos que, por natureza, formam redes intrincadas e interligadas (reticuladas), potencialmente capazes de substituir os nossos próprios tecidos moles.
Atul Agrawal, engenheiro e autor principal na Universidade do Utah, explica que os hidrogéis são vistos como uma alternativa muito promissora para regeneração e engenharia de tecidos, suportes (scaffolds) para cultura celular, biorreactores celulares e dispositivos vestíveis, precisamente por conseguirem reproduzir de perto as propriedades viscoelásticas dos tecidos moles.
Porque é que os fungos interessam tanto como biomaterial
Aquilo que normalmente associamos aos fungos - cogumelos e “penugem” do bolor - são, na realidade, estruturas reprodutivas. A maior parte do organismo é composta por uma rede de filamentos chamada micélio, quase sempre escondida no solo, na madeira, ou até naquele abacate esquecido no fundo da fruteira. É este emaranhado fibroso, organizado em camadas, que tem tornado os fungos um biomaterial tão apelativo.
A micologista Bryn Dentinger, do Museu de História Natural do Utah, descreve como, à medida que o fungo avança, deposita paredes transversais que compartimentam um filamento muito longo em inúmeras células individuais. E acrescenta que o crescimento pode, em teoria, continuar indefinidamente desde que exista nutrição suficiente - um conjunto de comportamentos com potencial para aplicações ainda pouco exploradas.
Um hidrogel fúngico que não se desfaz nem seca depressa
Outras espécies de fungos já tinham sido testadas como potenciais hidrogéis biomédicos, mas muitas acabaram por falhar por serem demasiado quebradiças ou por secarem rapidamente. Com M. marquandii aconteceu o contrário: quando foi cultivado através de fermentação líquida estacionária, o organismo formou um hidrogel capaz de reter até 83% de água.
Agrawal descreve uma das colónias fúngicas a crescer num balão de vidro (frasco de laboratório) cheio de um meio de cultura líquido amarelado: o que se observa é um hidrogel com múltiplas camadas, visível a olho nu, e em que as camadas apresentam porosidades diferentes.
Segundo a equipa, a camada superior tem cerca de 40% de porosidade, e abaixo surgem faixas alternadas com aproximadamente 90% e 70% de porosidade.
Os investigadores suspeitam que estas diferenças se devem a mudanças na taxa e na estratégia de crescimento. Por exemplo, quando o fungo atingiu a superfície do meio de crescimento, a porosidade foi a mais baixa - possivelmente porque nessa zona passou a privilegiar o crescimento lateral. Na prática, isto significa que poderá ser possível ajustar condições de cultivo, como o fornecimento de oxigénio e a temperatura, para optimizar a microestrutura do hidrogel de acordo com a aplicação pretendida.
Quitina, porosidade e possibilidades de uso
Steven Naleway, engenheiro de materiais da Universidade do Utah, salienta que esta espécie, em particular, conseguiu desenvolver camadas de micélio grandes e robustas - exactamente o tipo de estrutura que a equipa procura. O micélio é composto sobretudo por quitina, uma substância semelhante à presente em conchas e nos exoesqueletos de insectos. Além de ser biocompatível, forma um tecido altamente esponjoso, com porosidade que pode ser vantajosa.
Naleway refere ainda que, em teoria, este micélio poderia servir como molde (template) para aplicações biomédicas, ou até ser mineralizado para criar um suporte para crescimento ósseo.
O que ainda falta antes de chegar à clínica
Apesar do potencial, ainda demorará muito até um médico poder propor “pele” de fungo para tratar queimaduras ou uma prótese da anca cultivada a partir de micélio. M. marquandii não é conhecido por ser prejudicial para humanos, mas estudos em animais indicam que a quitina presente em bolores pode desencadear reações alérgicas raras.
Por outro lado, M. marquandii também pode favorecer o crescimento de algumas plantas. Isso reforça a necessidade de muitos mais ensaios para perceber até que ponto este fungo do solo consegue coexistir com tecido vivo de forma segura - sem abrir espaço a cenários de ficção científica em que fungos passam a dominar ecossistemas (ou hospedeiros).
Um passo crítico, além da biocompatibilidade, será definir estratégias de esterilização, controlo de contaminações e reprodutibilidade do fabrico. Em materiais “vivos”, pequenas variações no ambiente (oxigénio, nutrientes, temperatura) podem alterar a porosidade e as propriedades mecânicas; para uso clínico, será indispensável padronizar processos e validar o comportamento do material ao longo do tempo, incluindo biodegradação e estabilidade em condições fisiológicas.
Também será relevante comparar este tipo de hidrogel com alternativas já existentes, como hidrogéis sintéticos e polímeros naturais (por exemplo, derivados de algas). Os hidrogéis de micélio podem oferecer vantagens estruturais por crescerem em camadas por si próprios, mas terão de demonstrar desempenho consistente em cenários reais de engenharia de tecidos, em suportes de cultura celular, em biorreactores celulares e em dispositivos vestíveis, onde a durabilidade e a segurança são determinantes.
Conclusão do estudo
A equipa conclui que, tanto quanto sabem, este é o primeiro relato de uma espécie de micélio a atingir propriedades tão semelhantes às de um hidrogel sob condições de crescimento submerso, colocando M. marquandii como um material novo e promissor para aplicações biomédicas.
A investigação foi publicada na Revista da Sociedade de Minerais, Metais e Materiais.
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