Bioimpressão de plantas

A Bioimpressão verde, também conhecida como Bioimpressão vegetal, de plantas ou Bioimpressão de sementes, é um campo emergente que se concentra no uso de técnicas de Bioimpressão 3D para criar materiais à base de plantas, incluindo sementes e tecidos vegetais.

O conceito da Bioimpressão de plantas envolve a utilização de biotintas para depositar as células vegetais em padrões específicos, permitindo a formação de estruturas 3D que se assemelham aos tecidos e órgãos vegetais naturais. As biotintas são formuladas para propiciar um ambiente adequado ao crescimento celular, contendo nutrientes, fatores de crescimento e outros componentes necessários para o desenvolvimento das plantas.

Processo de Bioimpressão de plantas (green bioprinting). (A) Biotinta contendo as células vegetais + biomateriais, carregadas no interior da seringa de bioimpressão. (B) Deposição controlada do material vegetal (Bioimpressão). (C) Imediatamente pós Bioimpressão. (D) Processo de maturação do construído bioimpresso. [Fonte: Silva et al., 2015]

Através do controle preciso da deposição celular, que é alcançado ao utilizar a bioimpressora, é possível criarmos arquiteturas complexas que imitam a organização interna das plantas.

Os principais materiais utilizados na Bioimpressão de plantas incluem hidrogéis como o alginato, a gelatina, o agarose e a celulose, que fornecem uma matriz tridimensional para suportar as células vegetais. Esses hidrogéis são escolhidos por sua biocompatibilidade e capacidade de sustentar o crescimento e a diferenciação celular. Além disso, as biotintas podem ser enriquecidas com nutrientes, como sais minerais, carboidratos, e fatores de crescimento vegetal a fim de promover o desenvolvimento das plantas.

Exemplo de Biotinta [Fonte: Bioedtech]

A Bioimpressão verde tem o potencial de impactar positivamente a vida humana, o ambiente e a sociedade como um todo. Abaixo, destacamos alguns dos benefícios desta tecnologia:

Sustentabilidade: A Bioimpressão de plantas pode ajudar a desenvolver técnicas agrícolas mais eficientes, permitindo um uso mais preciso de recursos como água, nutrientes e terra, reduzindo o impacto ambiental da produção de alimentos.

Personalização e Melhoria Nutricional: Através da Bioimpressão, pode ser possível personalizar alimentos e produtos vegetais, incorporando nutrientes específicos ou adaptando as propriedades para atender às necessidades dietéticas individuais.

Produção Local: A Bioimpressão de plantas pode permitir a produção localizada de alimentos e plantas, reduzindo a dependência de transporte e armazenamento de longa distância, bem como promovendo a segurança alimentar em áreas remotas.

Agricultura Urbana e Espaços Limitados: A Bioimpressão de plantas pode facilitar a agricultura urbana e a produção de alimentos em espaços limitados, como áreas urbanas e ambientes internos.

Comparativamente a outros campos da Bioimpressão 3D, como o de medicina regenerativa, a Bioimpressão de plantas ainda está em seus estágios iniciais e estudos contínuos têm sido realizados para a otimização de biotintas, dos parâmetros de impressão 3D, assim como do pós processo de Bioimpressão, a fim de garantir a viabilidade e estabilidade das "plantas/sementes" bioimpressas. Empresas como a Plantible Foods e Sustainable Bioproducts dedicam os seus esforços utilizando a tecnologia de Bioimpressão 3D para a produção de alimentos a base de plantas.

No Brasil, instituições como a EMBRAPA (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) e o ITAU (Instituto de Tecnologia de Alimentos), também desenvolvem pesquisas nesta área. Os estudos focam desde a Bioimpressão de estruturas vegetais para a produção agrícola, até explorar aplicações na produção de alimentos personalizados e na criação de novas texturas e formas de alimentos.

Também é válido ressaltar o papel das startups dentro deste cenário. Aqui no Brasil, a BIOEDTECH é a pioneira no uso da tecnologia de Bioimpressão 3D para a produção de alimentos mais sustentáveis, personalizados e de maior valor agregado. Com as plataformas de Bioimpressão 3D de alimentos, a Bioedtech hoje consegue fabricar diversas opções alimentícias, inclusive utilizando ingredientes totalmente a base de plantas.

Alimento a base de plantas, produzido em 3D pela Bioimpressora Bioender, desenvolvida pela BIOEDTECH. [Fonte: Bioedtech]

O potencial da tecnologia de Bioimpressão 3D de plantas é animador. E como toda tecnologia, esta apresenta desafios / oportunidades a fim de alcançarmos todo o seu potencial, tais como:

A seleção e formulação adequada das biotintas: Desenvolvimento de biotintas adequadas, que sejam biocompatíveis, sustentem o crescimento e a diferenciação celular e forneçam um ambiente propício para o crescimento das plantas é um desafio importante. É necessário encontrar materiais que sejam capazes de manter a viabilidade celular, ao mesmo tempo em que fornecem a rigidez e a porosidade necessárias para o desenvolvimento adequado das plantas / sementes.

Complexidade e Heterogeneidade das Plantas: As plantas possuem uma arquitetura complexa, com variedade de tipos celulares e estruturas especializadas. Mimetizar essa complexidade por meio da Bioimpressão é um desafio técnico significativo. É necessário desenvolver métodos que permitam a Bioimpressão de diferentes tipos de células vegetais e a organização precisa dessas células para criar estruturas funcionais.

Viabilidade e Crescimento das Plantas: Garantir a viabilidade e o crescimento adequado das plantas após a Bioimpressão é um desafio crítico. As células bioimpressas precisam se desenvolver e se diferenciar corretamente, formando tecidos vegetais funcionais. A otimização das condições de cultivo, como fornecimento de nutrientes, fatores de crescimento e controle de estímulos ambientais, é essencial para promover o crescimento saudável das plantas.

Escalabilidade e Custos: A Bioimpressão de plantas ainda é uma tecnologia emergente, e a escalabilidade é um desafio a ser enfrentado. Para que ela seja viável em grande escala, é necessário desenvolvermos processos de Bioimpressão eficientes e econômicos, além de otimizar o uso de materiais e recursos. A redução dos custos de produção é um fator crucial para tornar a tecnologia comercialmente viável.

Sem dúvida a Bioimpressão 3D é uma tecnologia com muita versatilidade. A medida que as pesquisas avançam e as tecnologias se aprimoram, espera-se que a Bioimpressão de plantas possa oferecer soluções inovadoras para a produção de alimentos sustentáveis, a personalização de produtos vegetais, a agricultura urbana e a criação de ambientes verdes personalizados.

Referências

Wicaksono, A., & Silva, J.T. (2015). PLANT BIOPRINTING : NOVEL PERSPECTIVE FOR PLANT BIOTECHNOLOGY.

Mehrotra S, Kumar S, Srivastava V, Mishra T, Mishra BN. 3D Bioprinting in Plant Science: An Interdisciplinary Approach. Trends Plant Sci. 2020 Jan;25(1):9-13. doi: 10.1016/j.tplants.2019.10.014. Epub 2019 Dec 5. PMID: 31813708.

https://www.bioedtech.com.br/post/bioimpress%C3%A3o-de-folhas-artificiais-para-a-produ%C3%A7%C3%A3o-de-energia-sustent%C3%A1vel

https://www.plantiblefoods.com/

http://www.bioproductsllc.com/

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