Conceito de
Celulose Bacteriana
A celulose bacteriana
é um tipo de celulose biossintetizada por bactérias dos géneros
Glucanacetobacter,
Agrobacterium,
Rhizobium,
Sarcina,
Alcaligenes, etc., sendo que a mais eficiente e, portanto,
mais estudada, é a Glucanacetobacter xylinus. Foi numa cultura
destas bactérias gram-negativas e anaeróbias, comummente encontradas em
frutas, vegetais, vinagre e bebidas fermentadas, que A. J. Brown
identificou pela primeira vez, em 1886, a massa gelatinosa agora
conhecida como celulose bacteriana e representada na Fig. 1.
Fig.1 - Membrana de celulose bacteriana a ser retirada do meio de
cultura
Este biopolímero é
sintetizado no interior da bactéria, que possui enzimas capazes de ligar
entre si moléculas individuais de glucose, formando longas cadeias de
celulose, com 2000 a 6000 monómeros. Estas cadeias são expelidas da
célula através de cerca de 100 poros especializados existentes na sua
membrana celular. As cadeias assim expelidas agrupam-se, através de
ligações de hidrogénio, em conjuntos de 37 unidades, formando fibrilas
elementares, com um diâmetro de cerca de 3.5 nm. Por sua vez, 46
fibrilas elementares alinham-se para formar uma fita, com uma largura de
40 a 60 nm. As fitas enrolam-se formando uma fibra, com largura de 70 a
80 nm. As fibras de celulose assim dispersas no meio de cultura formam
um filme gelatinoso que flutua à superfície e serve como matriz de
suporte ao crescimento da população bacteriana. Alterando as condições
do meio de cultura (nutrientes, aditivos, temperatura, etc) é possível
controlar algumas características do produto final, por exemplo, a massa
molar e a estrutura supramolecular.
A composição química
da
celulose bacteriana é igual à da celulose vegetal. Ambas são um polímero
linear de unidades de β-D-glucopiranose ligadas entre si por ligações
glicosídicas β( 1 à4) ,isto é, o C-1 de uma unidade forma uma ligação
simples com um átomo de oxigénio que por sua vez se liga ao C-4 da
unidade seguinte, como mostra a Fig. 2.
Fig.2 - Estrutura molecular da celulose
No entanto, em termos
estruturais, há diferenças significativas entre as duas: as cadeias
poliméricas de celulose bacteriana são mais curtas que as da celulose
vegetal e organizam-se espacialmente de forma mais ordeira, pelo que a
sua cristalinidade é mais elevada. Além disto, a celulose bacteriana é
obtida numa forma pura, isto é, livre de outros polímeros, ao passo que
a celulose vegetal forma um compósito com lenhina e hemiceluloses.
Visualmente, a celulose bacteriana assemelha-se a um gel, dado o seu
conteúdo de água ser cerca de 98%, ao passo que a
celulose
vegetal, com apenas 60% de conteúdo de água tem um aspecto fibroso.
Aplicações:
Na indústria alimentar
A celulose bacteriana,
quando cozida com açúcar caramelizado dá origem à sobremesa nata de
coco, muito popular em alguns países
asiáticos.
Na medicina
Uma característica
muito interessante da celulose bacteriana é o facto de impedir a
passagem de 99% da radiação UV-A e UV-B, ao mesmo tempo que permite a
passagem da luz visível sendo, portanto, transparente. Esta
característica, aliada à sua biocompatibilidade, torna a celulose
bacteriana atractiva como pele artificial temporária para queimaduras.
Já existe no mercado um penso de celulose bacteriana comercializado como
Nexfill® pela empresa brasileria Fibrocel. Trata-se de um
penso quase perfeito já que, quando aplicado em epiderme exposta, adere
perfeitamente à ferida, elimina a dor em poucos segundos (através de um
processo ainda não elucidado), deixa a pele respirar, impede a entrada
de micróbios prejudiciais, protege a ferida do sol e, ao contrário do
penso comum, não tem que ser trocada pois quando a o processo de
cicatrização está concluído a membrana seca, desfaz-se e acaba por
cair
naturalmente.
Esta é apenas uma das
imensas aplicações que a celulose bacteriana pode encontrar na medicina,
estando já a ser estudada a sua eficácia no fabrico de implantes
dentários e ósseos, vasos sanguíneos artificiais e como peneira
molecular para a
separação
do ADN através de electroforese.
No fabrico de novos materiais
Na actual busca por
novos materiais resistentes, baratos e sustentáveis que possam
substituir aqueles derivados do petróleo, a celulose bacteriana surge
como um poderoso aliado, principalmente devido às seguintes propriedades:
·
Elevada resistência
térmica:
só entra em combustão aos 325ºC;
·
Elevada força tênsil,
na
ordem
dos 200-300 MPa (consequência do seu alto grau de cristalinidade);
·
Baixa densidade;
·
Biodegradabilidade;
·
Material de fonte
renovável.
É já
extensa
a lista de publicações que referem as fibras de celulose bacteriana como
um excelente material de reforço em materiais compósitos. Muitas vezes,
é necessário modificar quimicamente a sua superfície de modo a aumentar
a adesão entre este material altamente hidrofílico e matrizes
poliméricas de natureza mais hidrofóbica. Alguns destes compósitos são
já usados no fabrico de peças de aviões e automóveis. A celulose
bacteriana é também utilizada no fabrico de novos têxteis, com especial
ênfase em materiais super-absorbentes, como aditivo na produção de
papel, como estabilizador de emulsões na indústria de cosméticos, etc.
Saber mais:
Klemm D., 2005. Cellulose: Fascinating
Biopolymer and Sustainable Raw Material, Angew.Chem. Int. Ed., 44
(22), 3358
–
3393
Belgacem M. N., Gandini A., Eds. 2008.
Monomers, Polymers and Composites from
Renewable Resources;
Elsevier: Amsterdam.
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