Swimming supraparticles: Controle da motilidade de suprapartículas de nanocelulose e levedura através da química de superfície

• Processo: 22/08780-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Caio Gomide Otoni
• Beneficiário: Eduardo Mendes Daniel
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/12071-6 - Arquitetando coloides via interações supramoleculares: de fundamentos a aplicações, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/03442-6 - Modulando a atividade interfacial de suprapartículas de levedura/nanocelulose autopropulsionadas através da modificação da química de superfície de nanofibras de celulose, BE.EP.IC
• Assunto(s): Materiais não metálicos Polímeros (materiais) Micro-organismos Saccharomyces cerevisiae
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Autopropulsão | celulose nanofibrilada | micronadadores | micro-organismos | suprapartículas vivas | Materiais Poliméricos

Resumo

O atual estado-da-arte na ciência dos materiais permite um aprofundado entendimento do nível microscópico da matéria, além de sua manipulação com alta capacidade de modelagem. Todavia, um gargalo tecnológico reside nos materiais bulk, como os particulados cujas composições macro são associações entre blocos constituintes de menor tamanho. Uma das formas sustentáveis e eficientes de se arquitetar materiais bulk é a montagem bottom-up usando celulose nanofibrilada (CNF). Suprapartículas - i.e. partículas formadas por de partículas menores com associação supramolecular - podem ser produzidas com CNF e diferentes objetos, dentre os quais destacam-se as leveduras, cujas capacidades metabólicas são mantidas pelo empacotamento numa complexa rede de CNF, que permite acesso aos nutrientes necessários ao processo fermentativo. Quando em condições adequadas, suprapartículas de CNF contendo Saccharomyces cerevisiae produzem, dentre outros metabólitos, gás carbônico, que permanece retido na microestrutura em função da baixa solubilidade no meio aquoso. O gás reduz a densidade da suprapartícula, que tende a flotar no campo gravitacional, até que atinge a interface com o ar, onde o CO2 é solúvel e, então, liberado, restaurando a densidade da suprapartícula e levando à sua sedimentação. Apesar de promissor para aplicações envolvendo transporte de massa, como um exemplo, este movimento alternado ascendente/descendente permanece pouco descrito e explorado. Neste sentido, objetiva-se aqui um estudo fundamental da motilidade de suprapartículas CNF/S. cerevisiae, capaz de elucidar variáveis eficientes na modulação deste comportamento e correlações com a composição do meio de cultivo e das suprapartículas, assim como sua química de superfície, além da cinética de fermentação e do perfil de movimentação vertical.