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BORDER COLLIE ELÉCTRICO

14 de Maio 2004 - Durante milhares de anos, os humanos criaram rebanhos de cabras. Ovelhas. Carneiros. Nem sempre é fácil, e os rancheiros normalmente têm ajudantes. Usam o Border Collie para manter os seus animais juntos. Estes cães são fantásticos; se podem ver o gado, podem agrupá-lo.

Mas, que faria se quisesse agrupar microorganismos?

Não é uma pergunta tão idiota como parece. A bordo de uma nave espacial, por exemplo, alguns microorganismos a flutuar no sistema de distribuição de líquidos poderiam ser presságio de problemas futuros. O mesmo é verdade para o fornecimento de águas municipais. Que aconteceria se terroristas deitassem agentes patogénicos no reservatório de água de uma cidade? Agrupar microorganismos para testes e erradicação pode ser a solução.

Direita: Giardia lamblia. Este organismo unicelular faz as pessoas adoecer quando atinge a água que ingerem.

Investigadores financiados pela NASA da Universidade A&M no Texas estão a trabalhar num aparelho protótipo, uma espécie de Border Collie eléctrico, que pode ser capaz de agrupar microorganismos. O princípio é simples: as membranas celulares de alguns agentes patogénicos têm cargas eléctricas negativas. Campos eléctricos  podem, portanto ser usados para encurralar as pequenas bestas.

Os detectores convencionais de microorganismos funcionam com quantidades diminutas de água, normalmente entre 10 milionésimos de litro e 50 milionésimos de litro. Isso pode constituir um problema: se microorganismos perigosos estão muito dispersos no sistema de distribuição de água - como seria o caso nas fases iniciais da infestação - as probabilidades de encontrar  microorganismos numa amostra tão pequena são ínfimas. Escolher uma amostra para teste que contenha o microorganismo nocivo é um golpe de sorte.

O maior problema para qualquer agência - seja a Homeland Security ou a NASA ou a EPA ou outra qualquer - é monitorizar uma grande quantidade de água para um pequeno número de microorganismos," aponta Suresh Pillai da A&M do Texas.

Pillai e o seu colaborador, o professor engenheiro Ali Beskok da A&M do Texas, recentemente ganharam um prémio do Office of Biological and Physical Research da NASA ao resolver este problema.

O aparelho que Pillai e Beskok estão a desenvolver para a NASA usará eléctrodos carregados positivamente para atrair bactérias. O "saco" membranar que separa o interior da bactéria do meio exterior é feito de um tipo particular de lípidos. Embebidos nesta membrana estão uma vasta variedade de grandes moléculas proteicas e de glícidos que controlam a interacção do microorganismo com o meio exterior. Cada uma destas moléculas embebidas tem um padrão diferenciado de regiões carregadas positiva e negativamente, na sua superfície. Estas moléculas embebidas têm cada uma, um modelo diferencial de regiões positiva ou negativamente carregadas nas suas superfícies. Para níveis de pH (isto é, acidez) típicos de água própria para beber, a carga total destas moléculas embebidas é normalmente ligeiramente negativa, portanto elas serão atraídas para um eléctrodo carregado positivamente.

Acima: Cartaz de uma membrana celular típica.

O seu aparelho podia canalizar cerca de 5 litros de água reciclada por hora através de centenas de tubos paralelos, cada um com 0,25 milimetros de largura. O pequeno tamanho destes tubos assegura que quaisquer microorganismos presentes na água passarão muito próximo dos eléctrodo positivos que revestem as paredes ficando preso a eles. Ocasionalmente, o eléctrodo é desligado e os microorganismos recolhidos são forçados a entrar num segundo aparelho similar, que os concentra ainda mais. Após mais uma redução de volume, a maioria das bactérias e vírus de dúzias de litros de água serão encurralados em cerca de um milímetro de água - uma gota - que pode ser automaticamente dividida e testada para averiguar se estão presentes espécies perigosas.

"Uma vez metidas uma grande quantidade de amostras num pequeno volume, então detectar organismos nesse pequeno volume é muito fácil," diz Pillai.

O aparelho tem de ser capaz de captar mais de 90% dos microorganismos que passam através dele, diz Pillai. Actualmente, ele e Beskok estão a fazer investigação para ajudar na finalização da projecção do aparelho - testando quão forte deve ser o eléctrodo, por exemplo, e qual seria a largura ideal e o número de microtubos. Ele espera ter um protótipo pronto para testar daqui por um ano.

Direita: Microorganismos simulados (microesferas sintéticas)  transportando uma coloração fluorescente são atraídas para eléctrodos carregados positivamente. Notar que os sinais (+) e  menos (-) denotam a carga dos eléctrodos.

"Também conseguimos financiamento do estado do Texas para desenvolver um aparelho similar para testar os abastecimentos das águas municipais," diz Pillai. "O serviço responsável pelo fornecimento da água da cidade de El Paso (Texas) diz que eles permitir-nos-iam testar em campo o nosso aparelho no seu sistema de distribuição e ver se ele realmente funciona."

"Outra versão do nosso aparelho que seria mais pequena e leve será projectada para uso no espaço."

Pode ser útil a bordo da ISS, por exemplo. E certamente tais aparelhos serão necessários para viagens longas à Lua ou Marte. Longe da Terra, o fornecimento de água da nave seria continuamente reciclado, recolhendo a água  de todas as fontes possíveis - mesmo a respiração exalada pelo astronauta e a urina. Agrupar microorganismos em tal ambiente é obviamente uma boa ideia.

Com um Border Collie eléctrico a bordo, os astronautas podem encurralar os microorganismos e lidar com eles, antes que os seus números fiquem fora de controlo.