BR112017011395B1 - Dispositivo fotossintetico, e, metodo para provocar fotossintese - Google Patents
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Abstract
Câmara (100) de fotossíntese de canal microfluídico, compreendendo: pelo menos um espaço de comunicação (101); uma pluralidade de canais microfluídicos (102), respectivamente ligados ao pelo menos um espaço de comunicação (101); pelo menos um canal microfluídico de injeção salina (103), respectivamente ligado ao pelo menos um espaço de comunicação (101); uma pluralidade de tampões filtros (104), respectivamente ligados a outras extremidades da pluralidade de canais microfluídicos (102) e o pelo menos um canal microfluídico de injeção salina (103); uma fonte de luz (105), irradiando o pelo menos um espaço de comunicação (101), a pluralidade de canais microfluídicos (102) e o pelo menos um canal microfluídico de injeção salina (103). Os cloroplastos (106) e a solução salina fisiológica são injetados no pelo menos um espaço de comunicação (101), na pluralidade de canais microfluídicos (102) e no pelo menos um canal microfluídico de injeção salina (103).
Description
[001] A presente invenção refere-se genericamente a fotossíntese, mais particularmente a um dispositivo fotossintético com uma câmara microfluídica e a um método para provocar fotossíntese na câmara microfluídica.
[002] O aumento na concentração dos chamados gases de efeito de estufa (como o dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O)) produzidos pelas atividades humanas e indústria resultam no aumento da temperatura global, que em por sua vez, provoca um aumento na evapotranspiração, alterando, assim, o sistema de equilíbrio térmico e mudando a distribuição de precipitação. Isso tem provocado precipitações ou inundações em áreas originalmente de seca, e seca em lugares onde há originalmente precipitações ou inundações. Em relação à produção de culturas alimentares, não só as temperaturas sofrem mudanças, como também as épocas de culturas, as quais necessitam de umidade não podem obter água e/ou vice-versa, levando a uma redução significativa da produção de culturas mundial.
[003] Além de provocar alterações climáticas, crise da água, a escassez de alimentos também resulta de efeitos interativos. De acordo com a avaliação da ONU de recursos de terra globais, quase um quarto das terras agrícolas do mundo é afetado ou degradado seriamente, mas a população mundial continua a crescer. De modo a alimentar toda a humanidade suficientemente, um aumento de 70 por cento da produção de alimentos deve ser realizado até no máximo 2050, ou então a fome será predominante em um futuro próximo.
[004] Assim sendo, a solução real para os problemas atualmente existentes reside em como resolver a escassez de alimentos e como efetivamente reduzir a emissão de gases de efeito estufa.
[005] Um objetivo principal da presente invenção é proporcionar um dispositivo fotossintético com câmara microfluídica para provocar fotossíntese na câmara microfluídica. O dispositivo fotossintético da presente invenção inclui um corpo principal que define uma câmara microfluídica 100 para provocar fotossíntese na mesma, e uma fonte de luz, em que a câmara microfluídica é constituída por: pelo menos um espaço de comunicação, uma pluralidade de microcanais respectiva e espacialmente em comunicação com o espaço de comunicação, pelo menos um duto de microinjeção espacialmente em comunicação com o espaço de comunicação, e uma pluralidade de tampões filtros espacialmente ligados aos microcanais respectivamente e ao duto de microinjeção nas extremidades livres dos mesmos, de modo a filtrar o refluxo de fluido nos microcanais e no duto de microinjeção. A fonte de luz irradia incessantemente um do espaço de comunicação, da pluralidade de microcanais e do duto de microinjeção. A fotossíntese é resultada uma vez que cloroplastos e solução salina normal são injetados em um do espaço de comunicação, da pluralidade de microcanais e do duto de microinjeção.
[006] Na presente invenção, a solução salina normal é injetada incessantemente em um do espaço de comunicação, da pluralidade de microcanais e do duto de microinjeção, enquanto que os tampões filtros impedem que os cloroplastos derramem para fora do mesmo.
[007] Nesta modalidade, os microcanais e o duto de microinjeção são rotativos em relação ao espaço de comunicação.
[008] O dispositivo fotossintético da presente invenção inclui adicionalmente um espaço de comunicação adicional e um microcanal de ligação que interliga espacialmente o espaço de comunicação adicional com o espaço de comunicação. De preferência, o microcanal de ligação é rotativo em relação ao espaço de comunicação adicional e ao espaço de comunicação.
[009] Outro objetivo da presente invenção é proporcionar um método para provocar fotossíntese através de um dispositivo fotossintético. O método inclui as etapas de: injetar cloroplastos e solução salina normal em um microcanal; injetar incessantemente cloroplastos e solução salina normal no microcanal; e irradiar ao microcanal simultaneamente de modo a provocar fotossíntese dentro do microcanal; em que o dispositivo fotossintético inclui um corpo principal que define uma câmara microfluídica para provocar fotossíntese na mesma, a câmara microfluídica é constituída por um espaço de comunicação, uma pluralidade de microcanais respectiva e espacialmente em comunicação com o espaço de comunicação, pelo menos um duto de microinjeção espacialmente em comunicação com o espaço de comunicação e uma pluralidade de tampões filtros espacialmente ligados aos microcanais respectivamente e o duto de microinjeção nas extremidades livres do mesmo de modo a filtrar o refluxo de fluido nos microcanais e no duto de microinjeção.
[0010] O dispositivo fotossintético da presente invenção inclui adicionalmente um espaço de comunicação adicional e um microcanal de ligação que interliga espacialmente o espaço de comunicação adicional com o espaço de comunicação. De preferência, o microcanal de ligação é rotativo em relação ao espaço de comunicação adicional e ao espaço de comunicação.
[0011] Além disso, os microcanais e o duto de microinjeção são rotativos em relação ao espaço de comunicação.
[0012] A presente invenção será evidente para os versados na técnica lendo a seguinte descrição detalhada de uma modalidade preferida da mesma, com referência aos desenhos anexos, nos quais: a FIG. 1 é um diagrama esquemático que ilustra a primeira modalidade de um dispositivo fotossintético da presente invenção; a FIG. 2 é um diagrama esquemático que ilustra a segunda modalidade do dispositivo fotossintético da presente invenção; a FIG. 3 mostra um diagrama de blocos que ilustra as etapas que constituem um método para provocar fotossíntese através de um dispositivo fotossintético da presente invenção; e a FIG. 4 é um gráfico que ilustra a relação entre a quantidade de glicose por tempo realizado de fotossintetização de acordo com o método de fotossintetização da presente invenção; em que 100, 200 = corpo principal; 101, 201 = espaço de comunicação; 102, 202 = microcanais; 103, 203 = duto de microinjeção; 104, 204 = tampões filtros; 105, 205 = fonte de luz; 106, 206 = cloroplastos; 207 = microcanal de ligação e S31^ S33 = Etapas.
[0013] Os desenhos anexos estão incluídos para proporcionar uma compreensão adicional da invenção, e são incorporados e constituem uma da parte deste relatório descritivo. Os desenhos ilustram modalidades da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.
[0014] A FIG. 1 é um diagrama esquemático que ilustra a primeira modalidade de um dispositivo fotossintético da presente invenção. O dispositivo fotossintético da presente invenção inclui um corpo principal 100 e uma fonte de luz 105. O corpo principal 100 define uma câmara microfluídica para provocar fotossíntese na mesma e de preferência tem um volume de 3,5 cm * 3,5 cm * 0,7 cm, mas o tamanho do mesmo não deve limitar-se apenas a este. A câmara microfluídica é constituída por pelo menos um espaço de comunicação 101, uma pluralidade de microcanais 102 respectiva e espacialmente em comunicação com o espaço de comunicação 101, pelo menos, um duto de microinjeção 103 espacialmente em comunicação com o espaço de comunicação 101, e uma pluralidade de tampões filtros 104 espacialmente ligados aos microcanais 102 respectivamente e o duto de microinjeção 103 nas extremidades livres do mesmo, de modo a filtrar o refluxo de fluido nos microcanais 102 de auxílio e no duto de microinjeção 103. A fonte de luz 105 é capaz de irradiar um do espaço de comunicação 101, da pluralidade de microcanais 102 e do duto de microinjeção 103. Nesta modalidade, o espaço de comunicação 101, os microcanais 102 e o duto de microinjeção 103 são fabricados de material transparente, tal como vidro. O espaço de comunicação 101 é circular em seção transversal e tem um diâmetro de 2 cm, mas o tamanho não deve ser limitado apenas ao mesmo. Cada um dos microcanais 102 e do duto de microinjeção 103 têm uma primeira extremidade ligada espacialmente ao espaço de comunicação 101 enquanto que as segundas extremidades dos microcanais 102 e do duto de microinjeção 103 são providas com os tampões filtros 104, respectivamente, de tal modo que a fotossíntese é resultada uma vez que cloroplastos e solução salina normal são injetados em um do espaço de comunicação 101, dos microcanais 102 e do duto de microinjeção 103. De um modo preferido, os microcanais 102 e o duto de microinjeção 103 são rotativos em relação ao espaço de comunicação 101 de modo a distribuir equilibradamente os cloroplastos 106 dentro dos microcanais e do duto de microinjeção, de modo a alcançar a fotossíntese efetiva. Qualquer meio de ligação pode ser empregado, desde que permita a rotação dos microcanais 102 e do duto de microinjeção 103 em relação ao espaço de comunicação 101.
[0015] Nesta modalidade, a solução salina normal é injetada incessantemente no espaço de comunicação 101 e os microcanais 102 através do duto de microinjeção 103 enquanto os tampões filtros 104 impedem que os cloroplastos derramem para fora do mesmo. Sob esta condição, os cloroplastos dentro da solução salina normal são equilibrados e uniformemente distribuídos de modo a alcançar a fotossíntese efetiva.
[0016] A FIG. 2 é um diagrama esquemático que ilustra a segunda modalidade do dispositivo fotossintético da presente invenção;
[0017] A segunda modalidade é geralmente idêntica à primeira modalidade na estrutura, exceto em que a segunda modalidade do dispositivo fotossintético da presente invenção inclui adicionalmente um espaço de comunicação adicional 201 e um microcanal de ligação 207 interligando espacialmente o espaço de comunicação 201 adicional com o espaço de comunicação 201. De um modo preferido, o microcanal de ligação 207 pode ser rotativo em relação ao espaço de comunicação 201 adicional e o espaço de comunicação 201 de modo a distribuir os cloroplastos 206 equilibrada e uniformemente pelo microcanal de ligação 207 de modo a alcançar a fotossíntese efetiva uma vez que cloroplastos e solução salina normal são incessantemente injetados através do duto de microinjeção 203. Uma vez que a montagem e funções dos tampões filtros 204 são idênticas aos da primeira modalidade, uma descrição detalhada da mesma é omitida por uma questão de brevidade. É importante notar que apenas um único duto de microinjeção 203 é utilizado na segunda modalidade, contudo o número não deve ser limitado apenas à mesma.
[0018] A FIG. 3 mostra um diagrama de blocos que ilustra as etapas que constituem um método para provocar fotossíntese através de um dispositivo fotossintético da presente invenção.
[0019] O método para provocar fotossíntese através de um dispositivo fotossintético, em que, o dispositivo fotossintético inclui um corpo principal que define uma câmara microfluídica para provocar fotossíntese na mesma. O método inclui, assim, as etapas: S31 injetar cloroplastos e solução salina normal em uma câmara microfluídica para provocar fotossíntese na mesma, a câmara microfluídica é constituída por um espaço de comunicação 202, uma pluralidade de microcanais 202 respectiva e espacialmente em comunicação com o espaço de comunicação 201, pelo menos um duto de microinjeção 203 espacialmente em comunicação com o espaço de comunicação 201, e uma pluralidade de tampões filtros 204 espacialmente ligados aos microcanais 202 respectivamente e o duto de microinjeção 203 nas extremidades livres dos mesmos, de modo a filtrar o refluxo de fluido nos microcanais 202 e no duto de microinjeção 203. De um modo preferido, os microcanais 102 e o duto de microinjeção 103 são rotativos em relação ao espaço de comunicação 101. Na etapa S32, cloroplastos e solução salina normal são injetados incessantemente através do duto de microinjeção. Na etapa S33, um dos microcanais é radiado por uma fonte de luz (tal como a luz solar), de modo a provocar fotossíntese dentro do microcanal.
[0020] A FIG. 4 é um gráfico que ilustra a relação entre a quantidade de glicose por tempo realizado de fotossintetização de acordo com o método de fotossintetização da presente invenção.
[0021] Conforme ilustrado na Fig. 1, uma vez que a solução salina normal é injetada incessantemente no espaço de comunicação 101 e os microcanais 102 através do duto de microinjeção 103 de modo a provocar fotossíntese no mesmo e depois da reação a glicose derrama dos tampões filtros 104. Como mostrado na Fig. 4, depois de uma hora de fotossíntese, é obtida 0,25 g/ml de glicose. Depois de duas horas de fotossíntese, é obtida 0,5 g/ml de glicose enquanto 2,0 g/ml de glicose são obtidas depois de 6 horas de fotossíntese.
[0022] Um aspecto a salientar é que a fotossíntese é provocada não na planta verde, mas sim na câmara microfluídica da presente invenção, contanto que se possa extrair cloroplastos de plantas e usando os mesmos no dispositivo fotossintético da presente invenção, de modo a produzir a glicose em combinação com a água e a luz solar. Em outras palavras, a emissão de dióxido de carbono pode ser reduzida quando o dispositivo fotossintético da presente invenção é implementado.
[0023] Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência às modalidades preferidas da mesma, é evidente para os versados na técnica que uma variedade de modificações e alterações podem ser feitas sem se afastar do escopo da presente invenção que se destina a ser definido pelas reivindicações anexas.
Claims (7)
1. Dispositivo fotossintético, caracterizadopelo fato de que compreende: um corpo principal (100) que define uma câmara microfluídica para provocar fotossíntese na mesma, em que a câmara microfluídica é constituída por: pelo menos um espaço de comunicação (101), uma pluralidade de microcanais (102) respectiva e espacialmente em comunicação com o dito espaço de comunicação (101), pelo menos um duto de microinjeção (103) espacialmente em comunicação com o dito espaço de comunicação (101), e uma pluralidade de tampões filtros (104) espacialmente ligados aos ditos microcanais (102) respectivamente e ao dito duto de microinjeção (103) nas extremidades livre do mesmo, de modo a filtrar o refluxo de fluido nos ditos microcanais (102) e no dito duto de microinjeção (103); e uma fonte de luz (105) para irradiar a um do dito espaço de comunicação (101), da dita pluralidade de microcanais (102) e do dito duto de microinjeção (103); em que, a fotossíntese é resultada uma vez que cloroplastos (106) e solução salina normal são injetados em um do dito espaço de comunicação (101), da dita pluralidade de microcanais (102) e do dito duto de microinjeção (103) salina; e em que os ditos microcanais (102) e o dito duto de microinjeção são rotativos em relação ao dito espaço de comunicação (101).
2. Dispositivo fotossintético de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a solução salina normal é injetada incessantemente em um do dito espaço de comunicação (101), da dita pluralidade de microcanais (102) e do dito duto de microinjeção (103) enquanto os ditos tampões filtros (104) impedem que os cloroplastos (106) derramem para fora do mesmo.
3. Dispositivo fotossintético de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreende adicionalmente um espaço de comunicação adicional (201) e um microcanal de ligação (207) interligando espacialmente o dito espaço de comunicação adicional (201) com o dito espaço de comunicação (101).
4. Dispositivo fotossintético de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dito microcanal de ligação (207) é rotativo em relação ao dito espaço de comunicação adicional (201) e ao dito espaço de comunicação (101).
5. Método para provocar fotossíntese através de um dispositivo fotossintético como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas: injetar cloroplastos (106) e solução salina normal em um microcanal (102); injetar incessantemente cloroplastos (106) e solução salina normal no dito microcanal (102); e irradiar o dito microcanal (102) simultaneamente, de modo a provocar fotossíntese no dito microcanal (102); em que, o dispositivo fotossintético inclui um corpo principal (100) que define uma câmara microfluídica para provocar fotossíntese na mesma, a dita câmara microfluídica é constituída por um espaço de comunicação (101), uma pluralidade de ditos microcanais (102)respectiva e espacialmente em comunicação com o dito espaço de comunicação (101), pelo menos, um duto de microinjeção (103) espacialmente em comunicação com o dito espaço de comunicação (101) e uma pluralidade de tampões filtros (104) espacialmente ligados aos ditos microcanais (102) respectivamente e ao dito duto de microinjeção (103) nas extremidades livres do mesmo de modo a filtrar o refluxo de fluido nos ditos microcanais (102) e no dito duto de microinjeção (103); e em que os ditos microcanais (102) e o dito duto de microinjeção (103) são rotativos em relação ao dito espaço de comunicação (101).
6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dispositivo fotossintético inclui adicionalmente uma fonte de luz (105) para irradiar incessantemente a um do dito espaço de comunicação (101), da dita pluralidade de microcanais (102) e do dito duto de microinjeção (103), um espaço de comunicação adicional (201) e um microcanal de ligação (207) interligando espacialmente o dito espaço de comunicação adicional (201) com o dito espaço de comunicação (101).
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dito microcanal de ligação (207) é rotativo em relação ao dito espaço de comunicação adicional (201) e o dito espaço de comunicação (101).
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