Comunicação com as plantas alcança um novo nível

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/03/2021

Os eletrodos fixam-se em diversas texturas de caules e folhas.
[Imagem: Yifei Luo et al. - 10.1002/adma.202007848]

Comunicação com as plantas

A biologia, e a botânica em particular, estão vivendo uma verdadeira revolução neste início de século, conforme se constata que as plantas comunicam-se entre si e emitem sinais detectáveis em resposta a mudanças no ambiente, como seca ou ataque de pragas.

Para que esses estudos possam avançar, os biólogos precisam de mecanismos para monitorar os sinais bioelétricos das plantas da forma menos invasiva possível, para detectar seus sinais de funcionamento normal, e não de respostas ao "ataque" que representa a inserção dos tradicionais eletrodos.

Uma equipe da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura, acaba de conseguir um avanço significativo nesta área.

Eles abriram o caminho não apenas para o estudo, mas também para o desenvolvimento de novas tecnologias que fazem uso das plantas - não é bom esquecer que já existem "plantas eletrônicas", com circuitos funcionando dentro de plantas vivas.

Detalhes da fixação de um eletrodo simples - um único fio.
[Imagem: Yifei Luo et al. - 10.1002/adma.202007848]

Termogel

A equipe desenvolveu uma nova classe de eletrodos usando um tipo de hidrogel, chamado termogel - que gradualmente se transforma de líquido em um gel extensível em temperatura ambiente -, que permite conectar um eletrodo de comunicação em uma ampla variedade de plantas (com várias texturas de superfície) e ainda obter uma detecção de sinal de maior qualidade, mesmo considerando que as plantas se movem e crescem em resposta ao meio ambiente.

"O material à base de termogel se comporta como água em seu estado líquido, o que significa que a camada adesiva pode se adaptar ao formato da planta antes de se transformar em um gel. Quando testado em hastes peludas de girassol, por exemplo, esta versão melhorada do dispositivo de 'comunicação' da planta alcançou quatro a cinco vezes a força adesiva do hidrogel comum e registrou sinais significativamente mais fortes e menos ruído de fundo," contou o professor Chen Xiaodong.

Para demonstrar o funcionamento do dispositivo de comunicação com as plantas, os pesquisadores escolheram a planta carnívora Dioneia (Dionaea muscipula), que possui um mecanismo de detecção de insetos em suas folhas e um sistema atuador, que faz as folhas fecharam-se rapidamente quando o inseto é detectado.

A planta foi controlada pelo celular, abrindo e fechando sob demanda.
[Imagem: Wenlong Li et al. - 10.1038/s41928-020-00530-4]

Garra biológica

Os pesquisadores fixaram seu eletrodo adaptável na superfície da folha da dioneia e conseguiram dois avanços consideráveis: Primeiro, eles capturaram os sinais elétricos conforme a planta respondia à detecção de um inseto em sua armadilha; conhecendo o sinal de detecção, eles o reproduziram, transmitindo sinais elétricos para a planta, fazendo com que ela fechasse as folhas em 1,3 segundo, mesmo quando não havia inseto nenhum.

Para tornar tudo "mais tecnológico", os pesquisadores fizeram a dioneia funcionar como uma garra robótica biológica. Um braço robótico pegava planta e a levava até onde estava o objeto a ser coletado. Por meio de um aplicativo no celular, os pesquisadores então estimulavam suas folhas a se fechar - ela conseguiu pegar até mesmo um pedaço de fio de meio milímetro de diâmetro.

A equipe espera que sua nova tecnologia de comunicação com as plantas permita o avanço das pesquisas básicas em botânica e também estudos mais práticos, como o desenvolvimento de cultivares que possam responder mais rapidamente ao ataque de pragas e "sistemas tecnológicos baseados em plantas".

Bibliografia:

Artigo: A Morphable Ionic Electrode Based on Thermogel for Non-Invasive Hairy Plant Electrophysiology
Autores: Yifei Luo, Wenlong Li, Qianyu Lin, Feilong Zhang, Ke He, Dapeng Yang, Xian Jun Loh, Xiaodong Chen
Revista: Advanced Materials
Vol.: 2007848
DOI: 10.1002/adma.202007848

Artigo: An on-demand plant-based actuator created using conformable electrodes
Autores: Wenlong Li, Naoji Matsuhisa, Zhiyuan Liu1, Ming Wang, Yifei Luo, Pingqiang Cai, Geng Chen, Feilong Zhang, Chengcheng Li, Zhihua Liu, Zhisheng Lv, Wei Zhang, Xiaodong Chen
Revista: Nature Electronics
DOI: 10.1038/s41928-020-00530-4