Duas bactérias unem forças para transformar sinais químicos em eletricidade, abrindo opções de detecção de baixo custo

A principal inovação deste trabalho reside na estratégia de dividir as tarefas entre duas espécies bacterianas distintas, em vez de sobrecarregar uma única bactéria com todas as funções. Siliang Li, primeiro autor do estudo e pós-doutorando, explicou: "Em vez de forçar uma única bactéria a fazer tudo, dividimos o trabalho entre duas bactérias". Essa colaboração interespécies permite uma detecção mais eficiente e específica. O sistema utiliza a quinona como um sinal químico, ou gatilho, capaz de ligar ou desligar a produção de eletricidade, estabelecendo uma ponte entre o mundo químico e o elétrico.

Nesse arranjo sinérgico, a bactéria Lactobacillus plantarum é encarregada de utilizar a quinona para gerar um sinal elétrico. Esse sinal pode ser prontamente lido por um eletrodo, como um medidor de corrente, convertendo a presença do sinal químico em uma leitura elétrica mensurável. Paralelamente, a Lactococcus lactis, outra bactéria conhecida por sua capacidade de produzir quinona, é empregada para detectar analitos específicos. Essa especialização de funções otimiza o processo de detecção, tornando-o mais sensível e preciso para diferentes aplicações.

A eficácia do sistema foi demonstrada em testes práticos, onde a Lactococcus lactis foi utilizada para identificar peptídeos antimicrobianos em amostras derivadas de fezes humanas, fornecidas pela Baylor, e para detectar um antibiótico presente em amostras de leite de supermercado. Os resultados foram notáveis: em poucas horas, todos os quatro medidores de corrente conectados ao sistema exibiram uma carga elétrica detectável. Em alguns casos, a resposta das bactérias aos analitos foi observada em apenas 20 minutos, evidenciando a rapidez e a sensibilidade do método.

Um desafio inerente à detecção bioelétrica é a necessidade de equipamentos para ler os sinais gerados. Felizmente, os colaboradores da equipe na Tufts University desenvolveram uma solução engenhosa: um disco eletrônico compacto, aproximadamente do tamanho de uma moeda. Este dispositivo pode ser facilmente combinado com multímetros digitais disponíveis comercialmente, o que representa um avanço significativo. Essa compatibilidade com equipamentos de baixo custo e fácil acesso abre caminho para o desenvolvimento de sensores bacterianos bioelétricos mais acessíveis e práticos para diversas aplicações, desde o monitoramento ambiental até o diagnóstico clínico.