Nova estratégia de preservação de microalgas por imobilização celular em nanofibras poliméricas

Autor: Ana Claudia Araujo de Almeida (Currículo Lattes)

Resumo

As microalgas são micro-organismos de grande importância biotecnológica devido à produção de compostos biologicamente ativos. A manutenção destes micro-organismos em coleções de cultura é importante para preservação das características morfológicas, fisiológicas e genéticas, possibilitando a aplicação em diversas áreas, incluindo alimentos, saúde e ambiente. A imobilização celular em nanofibras poliméricas é estratégia promissora para a preservação de microalgas, uma vez que essas nanoestruturas apresentam elevada área superficial, alta porosidade e podem atuar como fonte de nutrientes para o micro-organismo. Em estudo pioneiro foi comprovada a manutenção da viabilidade celular de Chlorella fusca LEB 111 imobilizada em nanofibras por processos de adsorção e encapsulamento, por 30 dias de acondicionamento. Com base nisso, o objetivo deste estudo foi preservar células da microalga Chlorella fusca LEB 111 em nanofibras poliméricas produzidas por processo de electrospinning, com foco na manutenção da viabilidade celular durante períodos prolongados de armazenamento. Inicialmente, foram determinadas as condições de processo do electrospinning sem agulhas (NE) para o desenvolvimento de nanofibras de poli (ácido lático) (PLA), visando aumentar a produtividade e comparar com nanoestruturas desenvolvidas por electrospinning convencional (CE). As nanofibras produzidas por NE apresentaram menor diâmetro médio e maior porosidade (460 nm e 83 %, respectivamente) em comparação às obtidas por CE (888 nm e 77%), indicando maior potencial como matrizes de imobilização celular. A preservação por adsorção foi realizada em nanofibras de PLA, onde a microalga em meio líquido foi depositada na superfície da nanoestrutura. As nanoestruturas contendo as células foram armazenadas por 180 dias em temperatura ambiente, estufa termostatizada, refrigeração e congelamento, sendo comparadas às células livres. As células imobilizadas apresentaram maior viabilidade principalmente sob temperatura ambiente e refrigeração, sendo de 82,1 e 79,4% respectivamente, em comparação às livres (72,3 e 67,3%). Além disso, observou-se maior acúmulo de pigmentos, com concentrações de clorofila a e b significativamente mais elevadas nas células imobilizadas. Embora o metabolismo durante a preservação tenha se concentrado na manutenção da viabilidade, as células imobilizadas apresentaram reativação metabólica e retomada do crescimento em cultivos realizados após o armazenamento. O encapsulamento (0,8 g L-1 de microalgas) foi realizado em nanofibras de poli (óxido de etileno) (PEO). As nanoestruturas desenvolvidas com 8 % de PEO e potencial elétrico de 60 kV apresentaram maior uniformidade e diâmetro médio de 263 ± 79 nm. As células encapsuladas mantiveram maior viabilidade (76,2 %) em comparação às livres (69,4 %), especialmente sob refrigeração. De forma geral, a imobilização de Chlorella fusca LEB 111 em nanofibras poliméricas, por adsorção ou encapsulamento, é uma estratégia eficaz para a preservação de microalgas por períodos prolongados, com manutenção da viabilidade e do aparato fotossintético. Entretanto, a reativação da microalga foi mais eficiente no método da adsorção, uma vez que no encapsulamento ocorreu aglomeração das células no meio. A utilização de NE apresentou maior produtividade para o desenvolvimento de nanofibras de PLA, além de permitir o encapsulamento celular em nanofibras de PEO. Assim, a tecnologia desenvolvida é eficiente para preservação de microalgas, contribuindo para a consolidação de métodos mais eficientes, sustentáveis e economicamente viáveis.