O investimento brasileiro em nanotecnologia ainda é nanoscópico

Apesar de ter sido escolhida pelo governo federal como uma área estratégica em ciência e tecnologia, a nanotecnologia recebe recursos escassos no Brasil. Enquanto isso, países como os EUA, a Alemanha e o Japão estão investindo solidamente bilhões de dólares nas pesquisas nesta área e suas empresas colocam milhares de produtos nanotecnológicos no mercado. No Brasil, cerca de 150 empresas prestam serviços ou desenvolvem produtos com nanotecnologia.
O texto a seguir, publicado no Jornal da Ciência da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência, mostra os números brasileiros e os contextualiza no cenário mundial da nanotecnologia. Leia aqui!

Grande oportunidade: SEMINÁRIO INTERNACIONAL SOBRE ASPECTOS REGULATÓRIOS E PATENTES EM NANOBIOTECNOLOGIA.

Prezados navegantes,

a Nanodynamics e a Universidade de St Gallen convidam para o Seminário Internacional Sobre Nanobiotecnologia: Aspectos Regulatórios e Patentes, proferida pelo Prof. Stefan Kohler.

Prof. Stefan Kohler: seus conhecimentos acadêmicos em biotecnologia e em direito, bem como sua longa atuação em questões regulatórias de novas tecnologias, o colocam na vanguarda da regulamentação da nanobiotecnologia na Europa e no mundo.

A presença do Prof. Stefan, lider mundial da área, visa aprofundar as discussões no Brasil sobre os marcos regulatórios e propriedade intelectual na área de nano, além de ser uma ótima oportunidade de estabelecimento de um network altamente qualificado com as maiores lideranças do setor público, privado e acadêmico envolvidas com a temática do evento. Você e sua instituição não podem ficar de fora de uma discussão fundamental sobre o que está sendo chamado de a "Próxima Revolução Industrial", com perscpectivas de movimentação financeira que ultrapassam os três Trilhões de Dólares no próximos cinco anos.

Data: 16 de Dezembro de 2011, Sexta-Feria, das 9hs às 18hs, tradução simultânea;

Local: Hotel Quality Suites Congonhas, São Paulo Capital.

Abaixo está o link para inscrições e maiores informações:

http://www.nanodynamics.com.br/seminario.html

Não perca!

Como as pessoas se veem em ciência

Bom final de semana a todos!

Novas nanopartículas furtivas. Os lobos vestidos de ovelha.

Aumentar o tempo de permanência de nanopartículas na circulação sanguínea é um desafio que vem consumindo o tempo de pesquisadores há décadas. Algumas terapias, para serem eficazes, dependem de longos tempos de circulação da nanoestrutura contendo o fármaco. Por exemplo, o acúmulo de nanoestruturas em um tumor depende, dentre outras variáveis importantes, de quantas vezes estas "bolinhas" passam pelos vasos sanguíneos que irrigam este tecido.

Um fenômeno responsável de maneira decisiva pela redução do tempo de circulação de nanopartículas é o reconhecimento destas pelo sistema imunitário (principalmente pelo sistema retículoendotelial, um poderoso conjunto de células fagocíticas). Nada excepcional, visto que corpos estranhos circulantes, tais como bactérias e fungos, devem ser prontamente removidos do organismo para manter sua homeostase, seu funcionamento normal. Como a natureza não contava com nossas intervenções terapêuticas, ela não poupa nossas maravilhas medicinais assim como não poupa uma bactéria circulante em nosso sangue.

Nanopartículas furtivas ao sistema imunitário foram então desenvolvidas.

Atualmente, as nanopartículas recobertas com PEG (polietilenoglicol) têm sido apontadas como o padrão-ouro da furtividade nanotecnológica, digamos assim. Mas seus dias no topo estão contados devido a dois fatores: 1) elas não são perfeitas, já foi relatado que o sistema imunitário é capaz sim de reconhecê-las em algumas situações; 2) nanopartículas furtivas aprimoradas estão surgindo nos últimos anos.

Uma nova classe de nanopartículas furtivas que possui grande potencial para tornar-se uma realidade em medicamentos do futuro surgiu na University of California e foi descrita recentemente na literatura. Este tipo de nanopartícula poderia ser chamada talvez de, vejamos uma analogia, lobo vestido de ovelha! Por que não?

Eritrócitos humanos. Encontrar o lobo no meio deste rebanho fica difícil se o vestirmos de ovelha. Difícil até para o sistema imunitário.

Os pesquisadores da University of California utilizaram membranas de eritrócitos (as células vermelhas do sangue) para recobrir nanopartículas poliméricas. A estratégia deu certo. As nanopartículas finais tiveram diâmetro de 70 nm com uma capa de 7 nm formada pela membrana que as recobria. Os pesquisadores observaram que estas nanopartículas dificilmente são reconhecidas pelo sistema imunitário e, por isso, possuem um longo tempo de vida na circulação sanguínea – chegando a ser maior mesmo em relação ao até então padrão-ouro, as nanopartículas revestidas com PEG. Algumas precauções devem ser tomadas no desenvolvimento destas nanopartículas e a principal delas é o uso de membranas de eritrócitos do mesmo tipo sanguíneo do posterior receptor destas (paciente, animal de pesquisa).

Fonte: C.-M. Hu (2011) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, doi: 10.1073/pnas.1106634108

Será que não enxergamos apenas o que é pequeno demais?

Será que não enxergamos apenas o que é pequeno demais? Clique aqui e mexa no quadrado azul/branco em degradé. Brinque à vontade. Labirintites podem ocorrer!

Vírus organizam nanotubos para transformar energia solar em elétrica

A nanotecnologia tem sido uma farta mina de novidades aproveitada por pesquisadores para trazer à luz inovações para um mundo sustentável. A utilização direta da energia solar é apontada por muitos estudiosos como a solução definitiva para vários dos problemas relacionados às nossas fontes energéticas atuais. Células nanoestruturadas que convertem energia solar em energia elétrica, particularmente, têm sido intensamente exploradas no plano das pesquisas acadêmicas e industriais.

A energia solar pode ser convertida por células fotovoltaicas em energia elétrica.  Muita energia disponível, mas nenhum dispositivo eficiente o bastante para tornar essa tecnologia economicamente viável.

Uma das mais recentes novidades do mundo nano para as células solares acaba de ser publicada. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (o famoso MIT estadunidense) estão aproveitando vírus geneticamente modificados para produzir células solares baseadas em nanotubos de carbono (quer mais sobre os nanotubos de carbono? Clique aqui).

Os nanotubos de carbono (NTCs) podem ser a solução à baixa eficiência de aproveitamento do fotoelétrons gerados em células fotovoltaicas, que são os dispositivos mais promissores para a conversão de energia solar em elétrica. Os NTCs são particularmente eficientes no transporte de elétrons, mas tem sido um desafio incorporá-los aos nanocompósitos úteis à construção de dispositivos fotovoltaicos.

Nanotubos de carbono.

Parece que os vírus, nanoestruturas altamente eficientes em manipular a matéria na nanoescala, podem dar uma mão para dispor os NTCs de maneira que estes sejam úteis à coleta de elétrons fotoexcitados. Os pesquisadores modificaram geneticamente um tipo de vírus (conhecido como M13) de maneira a imprimir neste a informação necessária para desempenhar a dura tarefa de evitar a agregação dos NTCs e ainda colocar estas nanoestruturas em contato funcionalmente útil com as nanopartículas de TiO₂, o outro componente do nanocompósito fotovoltaico. O nanocompósito assim formado é utilizado como o fotoânodo, o coletor de elétrons excitados gerados pela energia solar.

Com esta nova tecnologia, foi possível aumentar a eficiência do aproveitamento da energia solar em 30%, em relação ao desempenho das células fotovoltaicas já existentes.

Fonte: [X. Danget al., Nature Nanotechnology (2011) 6, 377].

Terapia fototérmica contra câncer e as nanopartículas de seleneto de cobre

Depois de um hiato de duas semanas, venho aqui apresentar uma novidade nanotecnológica vinda, mais uma vez, dos EUA. São nanocristais úteis à terapia fototérmica do câncer.

À esquerda, nanocristais de seleneto de cobre lado a lado e sua estrutura cristalina no detalhe acima. À direita, a representação esquemática da sua cobertura polimérica.

Nanocristais de seleneto de cobre com diâmetro de aproximadamente 16 nm – diâmetro comparável ao de um anticorpo ou a cerca de 8 vezes o diâmetro de uma secção transversal da dupla fita de DNA – foram sintetizados por um método de injeção coloidal sob altas temperaturas (busque o artigo completo: dx.doi.org/10.1021/nl201400z). Esses nanocristais foram recobertos com um polímero que funciona como agente tensoativo, já que os cristais de seleneto de cobre agregam com facilidade quando têm sua superfície exposta a meio aquoso (tal como o sangue, por exemplo), formando agregados grandes que rapidamente decantam, afetando sua atividade.

Esses cristais recobertos com polímero apresentam uma propriedade que atraiu a atenção de pesquisadores na área de terapias contra o câncer: eles absorvem fortemente a luz infravermelha, produzindo então grandes quantidades de calor. O calor gerado dessa maneira pode ser utilizado em uma modalidade de terapia muito promissora ao tratamento de diversos tipos de câncer. A lógica desse processo, utilizado na terapia fototérmica antitumoral, é simples de entender.

Espectro de absorção de radiação eletromagnética para nanocristais de seleneto de cobre.  Intensa absorção no infravermelho próximo.

A temperatura do nosso organismo gira em torno de 37ºC. Essa temperatura pode ser aumentada para valores que apenas em alguns casos ultrapassam os 40º C em um processo fisiológico conhecido como febre. Mas, para que serve a febre? A febre não chega para avisar que estamos com algum tipo de infecção, para que usemos dipirona ou simplesmente para que soframos mais quando doentes; a febre ocorre porque vários microorganismos patogênicos morrem ou têm sua multiplicação inibida em temperaturas maiores que 37º C. Portanto, a febre é um mecanismo de defesa imunitária. Logo, uma pergunta vem à tona: poderia este mecanismo de defesa ser utilizado para eliminar determinados tipos de câncer?

A febre tem como alvo microorganismos, frequentemente procarióticos, muito diferentes das nossas células; como nossas células são mais resistentes à febre, não costumamos morrer dela. O que dizer de células neoplásicas, as células do câncer? Estas são derivadas de nossas células normais, são muito parecidas a elas e isso é um problema em qualquer terapia para câncer, inclusive se essa terapia utilizar um processo fototérmico. Temos que elevar a temperatura no tumor, e apenas no tumor, a valores que são nocivos às nossas células também: para entre 42º e 45º C. Os nanocristais de seleneto de cobre suspensos em água foram capazes de aumentar, sob determinadas condições controladas, a temperatura em cerca de 20º C quando iluminados por luz infravermelha, um resultado comparável ao obtido com os famosos nanobastões de ouro que, já se sabe, são muito eficientes na conversão de luz em calor. Neste mesmo estudo, quando células de câncer colorretal foram expostas, em condições in vitro, aos nanocristais de seleneto de cobre e em seguida irradiadas com luz infravermelha próxima, houve intensa morte celular. O desafio agora é entregar, em um organismo, esses nanocristais especificamente às células tumorais. A solução para este problema também será, muito provavelmente, nanotecnológica. De qualquer forma, estes resultados iniciais colocam os nanocristais de seleneto de cobre no já grande rol de nanopromessas antineoplásicas, as quais serão, em futuro próximo, alternativas eficazes ao tratamento de alguns tipos de câncer que hoje são difíceis de eliminar.

Vídeo: nanopartículas superparamagnéticas sendo atraídas por um ímã

Produção própria.

Pontos quânticos. Um arco-íris nasce do nanomundo.

Pontos quânticos. Esse tipo de nanoestrutura já é há muito tempo conhecido pelos nanocientistas. Mas ainda assim impressiona. Mesmo quem há muito tempo trabalha com ele. Os pontos quânticos são cristais semicondutores (compostos de CdSe ou PbS, por exemplo) que, por serem extremamente pequenos (com cerca de 10 a 50 átomos de diâmetro! 1 a 5 nm de raio), são fluorescentes. De fato, sua mais conhecida característica é a alta capacidade de fluorescer. Além disso, é possível obter, com o mesmo material, diferentes tipos de pontos quânticos, diferentes cores. Em geral, dentro de uma faixa limitada de tamanhos, quanto menor o ponto quântico, mais sua emissão de fluorescência tende ao azul, quanto maior, mais tende ao vermelho.

Suspensões de pontos quânticos de CdSe de diferentes diâmetros. Do menor (esquerda) ao maior diâmetro.

No vídeo abaixo é possível ver a mudança de cor dos pontos quânticos durante a sua síntese. Conforme aumenta o tempo de reação e, consequentemente, os pontos quânticos crescem na mistura reacional, a cor destes vai mudando. No começo são obtidos pontos quânticos verdes e, ao final, vermelhos. O vídeo foi produzido por um grupo de pesquisa em pontos quânticos muito importante no nível mundial. Que disfrutem!

Planejamento verde. A nanotecnologia está por dentro.

Uma das maiores discussões em nanotecnologia envolve a probabilidade de que nanoestruturas causem danos ao meio ambiente. Essa discussão é pertinente? Sim, sem dúvida. Aliás, esse tipo de discussão deve ser uma parte importante e constantemente ventilada em todos os projetos de desenvolvimento de novos produtos ou processos, sejam estes nanotecnológicos ou não. A nanotecnologia não oferece riscos ambientais que sejam, em importância ou gravidade, muito diferentes dos que são observados em áreas tecnológicas clássicas, tais como a mineração ou a agricultura. E assim como é possível, por exemplo, produzir agroprodutos de maneira sustentável e minimamente agressiva ao meio ambiente, assim também as nanoestruturas podem e devem ser planejadas de maneira que sejam inócuas ao meio ambiente. Planejamento verde. A nanotecnologia está por dentro.

Existem nanoestruturas de ocorrência natural que variam desde extremamente letais até extremamente essenciais à nossa vida ou à harmonia ecológica. Exemplos não faltam. O ebolavírus é um nanotubo com diâmetro de cerca de 70 nm e comprimento de alguns micrometros. Esta nanoestrutura (não nanotecnológica, veja aqui) é responsável pela febre hemorrágica ebola, uma das doenças mais letais de que se tem conhecimento, podendo matar o indivíduo infectado entre 1 e 10 dias após o surgimento dos primeiros sintomas. Na outra mão temos os anticorpos, mais um exemplo de nanoestrutura de ocorrência natural. Com cerca de apenas 15 nm de diâmetro, estas maravilhosas nanoestruturas são produzidas aos quinquilhões pelo nosso organismo, durante nossa vida toda. Elas não só não são tóxicas ao organismo que as produz (salvo raras exceções que são observadas em doenças envolvendo o sistema imunitário), mas sim essenciais à sobrevivência deste num ambiente com tantos e tão diferentes agentes patológicos querendo aproveitar as moléculas do organismo invadido para fomentar sua replicação e sobrevivência.

Anticorpo (esquerda) e ebola vírus (dezenas deles, à direita, como vistos ao microscópio eletrônico de varredura). Duas nanoestruturas de ocorrência natural: o bem e o mal do mundo nano, sob o prisma humano, claro. Podemos nanoprojetar maravilhas inócuas ao meio ambiente, basta planejar.

Estes exemplos mostram que, como no mundo macro, existem extremos no nanomundo. A nanotecnologia não é, portanto, um monstro nem um anjo. Os nanotecnólogos, sabendo disso, estão preocupados em tornar suas criações inócuas ao meio ambiente e ao usuário final. Isso pode ser observado em um recente trabalho publicado no periódico da American Chemical Society Nano (T. Xia et al., ACS Nano (2011), doi: 10.1021/nn1028482).
Neste trabalho cientistas estadunidenses e alemães demonstram que, pelo planejamento racional, é possível tornar uma nanoestrutura muito menos agressiva ao meio ambiente em relação ao que seria esperado de outra forma. Eles estudaram as nanopartículas de óxido de zinco (ZnO).

Protetor solar com nanopartículas de óxido de zinco.

E não por acaso estas foram escolhidas. O ZnO nanoparticulado é usado em vários cosméticos atualmente, especialmente naqueles destinados à fotoproteção. O problema é que a dissolução desta nanopartícula libera o cátion de zinco (Zn²⁺), um agente que interfere com diversas vias biológicas, sendo assim potencialmente danoso ao meio ambiente. Os cientistas viram que a solução deste problema deveria residir no "aprisionamento" dos átomos de zinco na nanopartícula. O que eles fizeram foi acrescentar ferro à estrutura cristalina do ZnO, reduzindo assim a dissolução desta em meio aquoso. Os átomos de ferro fazem com que a liberação de Zn²⁺ seja extremamente reduzida em relação à nanopartícula de ZnO puro. Assim, conforme observado pelos estudiosos, com esta modificação a toxicidade foi drasticamente reduzida e de maneira dependente da quantidade de ferro adicionada à nanopartícula.

Vídeo: fundamentos sobre lipossomos. Parte II.

Segunda parte sobre os fundamentos que regem a ciência dos lipossomos.

Vídeo: fundamentos sobre lipossomos. Parte I.

. Os lipossomos estão entre as nanoestruturas mais estudadas em nanociência. Este blog já tratou dele em alguns textos (clique aqui para acessar o mais recente deles). Este vídeo ilustra, ao som de Beethoven, os princípios básicos que regem a preparação de lipossomos. Divirta-se!

Patentes: o ar que a pesquisa respira!

Para a maioria dos pesquisadores, a patente é o resultado do seu trabalho. Para a maioria dos homens de negócio, a patente é a pedra fundamental de seu trabalho. Seja como for, fato é que as patentes são a proteção da inovação industrial. Se estiver difícil enxergar isso, eu o ajudo. Digamos que você tenha inventado uma nanopartícula à qual é associado um fármaco e que este sistema cura uma grande porcentagem dos pacientes com câncer de mama. Esse sistema deve gerar um grande interesse na indústria farmacêutica e, assim, você tem um tesouro em suas mãos. Você vende a idéia. A indústria produz, comercializa e lucra bilhões. Você também ganhou dinheiro. Suficiente, digamos, para pagar seus gastos com a pesquisa que levou ao produto e para te enriquecer. Sua pesquisa parece ter sido um bom investimento.

Porém, sua pesquisa foi vendida. Caiu no meio industrial. Mesmo que nem todos os detalhes técnicos estejam revelados, a idéia já é pública. Nesse ambiente, surgem as empresas que copiam a sua idéia sem gerar renda para você, o desenvolvedor do produto original.

Copiar é fácil. Não exige recursos humanos altamente capacitados nem muita infraestrutura. Quem copia não arca com os gastos de pesquisa e desenvolvimento, e mesmo assim consegue lucrar com o mesmo produto que você demorou anos para desenvolver. É, portanto, num ambiente livre de patentes que copiar é um negócio mais lucrativo que pesquisar e desenvolver novos produtos e processos. É assim, sem patentes, que a inovação nas indústrias torna-se um negócio pouco atraente. Resultado: estagnação industrial. Portanto, patentes e desenvolvimento industrial andam juntos, lado a lado. A patente garante que a pesquisa seja um investimento que dê um retorno financeiro interessante.

Uma reportagem do Financial Times do dia 20/05/20011 (Patent proof of rising innovation) mostra que a inovação nas indústrias deve crescer nos próximos anos e que os governos dos principais nichos de atividade patentária já enxergam a necessidade de tornar o sistema de patentes apto a suportar o crescente registro de pedidos de patente. Certamente a nanotecnologia é um dos carros-chefe deste aumento.

A Organização Mundial da Propriedade Intelectual (sigla inglesa Wipo) e os escritórios de patente estadunidense e europeu registraram uma alta no registro delas em 2010, após um declínio observado em 2009 e devido principalmente à recente crise econômica mundial, e eles esperam que o número de registros aumente ainda mais nesse ano. Esse crescimento deve ser uma boa notícia para o futuro em longo prazo da economia global, dado o papel vital desempenhado pelas patentes na inovação industrial – as patentes dão aos inventores a garantia de manter um monopólio de 20 anos sobre a comercialização de seu produto ou processo inovador em troca da revelação completa dos detalhes técnicos destes.

Mas o aumento na atividade patentária está longe de ser uniformemente distribuído pelo mundo afora. O aumento mais espetacular ocorreu na Ásia. Isso não é surpreendente, visto que lá houve, recentemente, um aumento extraordinário dos investimentos em pesquisa e desenvolvimento. Enquanto o volume total de atividade patentária registrado sob o Tratado Internacional de Cooperação Patentária aumentou 5,6 % no mundo inteiro, na China e na Índia esse aumento foi de 55,6 e 36,6 %, respectivamente. A Ásia se tornou, assim, a região com maior índice de registro de pedidos de patentes no mundo todo, seguido pela América do Norte e pela Europa.

O registro de patentes teve seu início no período da Renascença, na Itália, e desde lá veio sofrendo melhorias que visavam, principalmente, proteger o inventor em um tempo de comércio crescentemente globalizado. Na Europa ainda existem muitos problemas para o registro de patentes, visto que este ainda não passa pelo crivo de apenas uma entidade, mas sim pelas cortes judiciais de diferentes países, com diferentes línguas, o que torna tudo muito complicado. As recentes tentativas de centralizar o processo patentário em uma única instituição na União Européia (UE) esbarram na falta de um acordo entre as principais potências do bloco. Além disso, as próprias leis que regem a UE impedem essa centralização.

Carta Patente concedida pelo INPI (Instituto Nacional de Propriedade Intelectual), órgão brasileiro de proteção da propriedade intelectual.

Nos EUA também vêm sendo discutidas medidas para que o sistema de patentes fique mais harmonizado com as regras em outras partes do mundo. Uma das principais mudanças deve ser a troca do critério para a concessão de patentes: ao invés de ser o de “primeiro a inventar”, passaria a ser o de “primeiro a registrar o pedido de patente”, tal como no resto do mundo. Essa mudança deixaria tudo mais claro e fácil na hora de escolher a quem deve ser concedida a patente no caso de conflitos sobre uma mesma invenção.

No Brasil, o processo é muito demorado. Pode demorar mais de 6 anos para que seu pedido de patente seja deferido! Além disso, os critérios para concessão de Carta Patente ainda são desfavoráveis à massa pesquisadora brasileira. O Brasil tem a nanotecnologia como uma das áreas tecnológicas consideradas estratégicas para o desenvolvimento nacional, a qual é de caráter basicamente inovador de processos e produtos já existentes. O desenvolvimento dessa área vai depender, e muito, da reforma do nosso sistema patentário.

Sobre o tamanho das coisas: Universcale.

Excelente vídeo elaborado com o aplicativo Universcale, da Nikon. É feita uma viagem através da escala métrica, passando pela escala nanométrica, claro. O final é assombroso! Aproveitem!

Para ver mais, acesse: http://www.nikon.com/about/feelnikon/universcale/index.htm

Lipossomos no combate à degeneração macular

Já imaginou como seria sua visão se você pudesse enxergar tudo, menos o centro do seu campo visual? Se está difícil de imaginar, olhe as duas figuras abaixo.

A degeneração macular causa a perda da visão no centro do campo visual.  Na degeneração macular relacionada à idade, que geralmente ocorre em adultos com mais de 55 anos, a mácula é destruída por conta da formação de vasos sanguíneos nesta região. Dispenso dizer qual das figuras acima representa a visão de um paciente com a mácula degenerada.

A degeneração macular, caracterizada pela perda progressiva de função da mácula - uma região específica da retina dos nossos olhos -, causa a perda da visão no centro do campo visual. Essa doença é uma das principais responsáveis por problemas de visão relacionados à idade.
A degeneração é causada por vasos sanguíneos que se formam abaixo da retina, em uma estrutura denominada coróide. Portanto, o tratamento para esta doença deve consistir, basicamente, da destruição destes vasos, evitando assim os danos à mácula. A nanotecnologia tem auxiliado a destruir esses vasos sanguíneos. Lipossomos - nanopartículas lipídicas - têm sido usados no medicamento de marca Visudyne para entregar às células dos vasos sanguíneos na região da mácula um fármaco (verteporfina) que produz substâncias tóxicas (oxidantes) quando irradiado por luz com comprimento de onda de 689 nm. Este tratamento leva o nome genérico de " terapia fotodinâmica", uma abordagem terapêutica que deve tomar de assalto várias áreas da medicina em alguns anos.
Uma vez que o fármaco foi entregue às células dos vasos sanguíneo anormais, tudo fica fácil. Basta irradiar com luz (geralmente laser) a área da mácula que sofre o processo de degeneração e pronto, o fármaco produz substâncias que matam as células dos vasos sanguíneos na coróide, os responsáveis pela degeneração. No local formam-se coágulos que acabam por destruir totalmente os vasos. O vídeo abaixo explica de maneira muito bem ilustrada como a nanotecnologia auxilia nesta terapia. Quem tem problemas com o inglês pode ficar aliviado: o vídeo é legendado.

Nanoestruturas em produtos da antiguidade

Século IV d.C.: o cálice de Lycurgus (Roma). É verde opaco quando iluminado de fora e vermelho translúcido quando iluminado por dentro. Um exemplo de espelho dicróico. O efeito é produzido pelas nanopartículas de ouro e de prata que entram em sua constituição.

O cálice de Lycurgus no acervo do British Museum. Esta figura mostra a mesma peça iluminada por fora (esquerda) e por dentro (direita). Nanopartículas de ouro e de prata produzem este efeito de espelho dicróico.

Séculos VI ao XV d.C: Vitrais vibrantes nas catedrais européias. O efeito multicolorido era devido às nanopartículas de ouro e de óxidos metálicos. E tem mais: os vitrais funcionavam como purificadores de ar fotocatalíticos de alta eficiência, i.e., as suas nanopartículas de ouro absorvem luz e tornam-se assim capazes de degradar determinadas matérias orgânicas presentes no ar.

Vitral multicolorido da Catedral de Notredame. Purificador de ar ornamental? Nanopartículas metálicas são responsáveis pelos efeitos coloridos e também pela eliminação de certos compostos orgânicos presentes no ar.

 Séculos IX ao XVII d.C.: cerâmica extremamente brilhante usada no mundo islâmico e, mais tarde, na Europa. Continha nanopartículas de prata e de cobre.

Cerâmica iraquiana policromática no acervo do  British Museum. Seu brilho especial é decorrente da presença de nanopartículas metálicas.

 Séculos XIII ao XVIII d.C.: O sabre de Damasco. Continha nanotubos de carbono e nanofios de cementita. Este sabre era produzido sob uma formulação de aço com alta quantidade de carbono, sendo caracterizado por alta resistência e alta resiliência (alta elasticidade) e por manter seu fio por muito tempo sem qualquer manutenção.

Sabre de Damasco. Nanotubos de carbono revestindo nanofios de cementita são os responsáveis pelas características únicas do aço com o qual este sabre é produzido. Alguns textos indicam que este sabre pode ter sido produzido muito antes do que a data acima, do texto, indica: talvez em 400 anos a.C.. A nanotecnologia do século XXI tenta reproduzir este material, visto que detalhes da técnica original foram perdidos.

Fonte: www.nano.gov

Navegantes, respondam a enquente ao lado, por favor! Desta maneira, pela interação, podemos fazer com que este blog seja, definitivamente, nosso.

Uma divulgação ampla e imparcial da nanociência é um serviço social obrigatório aos centros de nanociência. Um serviço que ainda não está sendo feito.

Um cientista não pode ficar confinado no laboratório; ele trabalha para a sociedade e, sendo assim, um dos seus deveres é informá-la, imparcialmente, acerca do que estuda.

É fato que a nanotecnologia já tomou alguns nichos de mercado. É fato que está chegando um momento no qual consumidores terão, na mesma prateleira, produtos nanotecnológicos e produtos convencionais. O consumidor final – eu, você, minha tia e a sua também – fará escolhas baseadas em sua opinião, a qual não raramente reflete aquela opinião de massa, pulsante na sociedade. Como é criada tal opinião supraindividual? Difícil de responder exatamente. Todos nós temos dúvidas sobre o que consumir, em que acreditar, quem apoiar, onde viver, quem escolher para viver ao nosso lado, etc. Todos desejamos o melhor e, é com este anseio que, geralmente, incorporamos valores provenientes de fontes nas quais confiamos. Seja como for, as opiniões se baseiam de alguma maneira na informação que é despejada caudalosamente sobre nossa sociedade. Não é difícil reconhecer a imprensa como a maior provedora de informações. Ou desinformações.

A mídia exerce um papel que é de extrema relevância na inserção e consolidação de novas tecnologias entre os produtos ao consumidor final. Os organismos geneticamente modificados (OGMs) são os exemplos mais esclarecedores que posso fornecer aqui. No caso dos OGMs, a mídia teve um papel de extrema relevância. O resultado da ação midiática foi péssimo para quem esperava revoluções agrícolas tão necessárias em um mundo com crescente demanda de alimentos. Isso foi feito, muitas vezes, através de uma desconstrução de verdades e da exacerbação da importância de eventos negativos – os quais nem sempre eram fatos cientificamente comprovados. Resultado: todo um debate científico acerca do tema foi sepultado. Os OGMs conseguiram ter sua agenda de debates reestruturada apenas depois de alguns percalços.

Os OGMs caíram, infundadamente, na lista de monstruosidades científicas. A figura acima assusta qualquer um, mas nada mais é do que a desconstrução da verdade. Os OGMs são parte da solução para o sério problema de demanda crescente de alimentos e para a fome em localidades marginalizadas no caminho de progresso do resto do mundo. Tudo tem um lado negativo e um positivo, a discussão racional e imparcial não pode ser substituída pelo grito de quem mistifica a ciência. Pelo menos aqueles que se dizem paladinos da racionalidade, os cientistas, devem tomar partido e defender uma visão mais racional de temas de tamanha importância para a humanidade. Os cientistas devem entrar na mídia, de alguma maneira.

Desta maneira, vale à pena conferir qual o potencial da mídia na formação da opinião do consumidor e sua conseqüente influência sobre o mercado da nanotecnologia. Na área de alimentos esse debate deve esquentar. O interesse em escrever o presente texto surgiu de uma constatação que fiz a partir de pesquisas em sítios de busca de artigos científicos: é grande o interesse de estudiosos em nanotecnologia em saber a opinião pública e o enfoque dado pela mídia ao tema nanotecnologia para alimentos. Nada inesperado. Quando a dúvida se refere à escolha do que iremos pôr à mesa para nossas refeições, o debate dificilmente é pouco acalorado. Basta ver quantos programas daqueles de um único tema jornalístico se prestam aos alimentos.

A nanotecnologia tem se expandido na área de alimentos. Principalmente quando o foco é preservação de alimentos [quem tiver interesse pode se atualizar pela leitura de Kuzma e VerHage, 2006 Nanotechnology in agriculture and food production, Woodrow Wilson International Center for Scholars, Washington, DC (2006)]. A nanotecnologia, como já exposto em alguns dos textos deste blog, é algo do presente. Existem, no mercado, mais de 1000 produtos contendo alguma nanoestrutura (ver mais sobre o inventário de produtos nanotecnológicos). Noventa e oito deles, quase 10% do total, são alimentos. O que se chama nanotecnologia/nanociência de alimentos é a área da tecnologia/ciência de alimentos que se ocupa de melhorias, na escala nano, na estrutura, na textura e na qualidade de gêneros alimentícios, bem como de materiais relacionados aos alimentos (tais como embalagens, preservantes, etc.). Já estão disponíveis, por exemplo, materiais nanoestruturados que indicam quando o alimento está impróprio ao consumo ou nanomateriais que formam filmes sobre frutas e as mantêm livres de oxidação ou contaminação por microorganismos por longo prazo. É com inovações como essas que as nanotecnologias de alimentos devem movimentar, em 2012, estimados US$ 5,8 bi pelo mundo (pela estimativa mais pessimista, visto que a mais otimista diz que foram mais de US$ 20 bi, só em 2010). Com essas expectativas, o interesse do mercado vem crescendo e alguns estudos envolvendo nanotecnologia têm abordado o foco dado pela mídia na área de nanotecnologia. Na área de nanotecnologia de alimentos, particularmente, existem vários estudos realizados (veja a fonte ao final da matéria). Na última década, nos EUA, a nanotecnologia tem sido notícia em alguns principais contextos: oportunidades de negócio, benefícios à saúde e, por outro lado, riscos à saúde e ao meio ambiente.

Porém, mesmo que tenham ocorrido estas abordagens, foi constatado, em um estudo bem recente (ver fonte), que a divulgação de temas relacionados à nanotecnologia em alimentos é bem modesta quanto à freqüência da divulgação, à abrangência das matérias e ao nível de conhecimento que os jornalistas possuem nesse contexto. Isso em uma das mais divulgadas áreas relacionadas à nanotecnologia. Esse estudo mostra, de certa maneira, que existe um déficit de informação em nanotecnologia. É importante que as iniciativas governamentais em nanotecnologia levem em conta essa questão para que os materiais nanoestruturados não sejam inapropriadamente pintados, dentro de alguns anos, como vilões, tal como foram os OGMs. Tudo deve ser discutido dentro dos cânones da racionalidade e do bom senso.

Fonte: A. Dudo, D.-H. Choi and D. A. Scheufele. Food nanotechnology in the news. Coverage patterns and thematic emphases during the last decade. Appetite. 1(56): p.  78-89.

Efeitos quânticos são importantes aqui embaixo

Nanométrica é a escala onde os efeitos quânticos estão com as rédeas da matéria.

Movimentação de elétrons "aprisionados" na estrutura nanométrica de um nanofio, conforme simulado em computador.  

Na verdade, os efeitos quânticos existem em qualquer material, nanométrico ou não. É físico. Porém, quando tomamos um material qualquer que esteja em uma escala macroscópica, i.e., na escala em que podemos usar nossos olhos nus para observar o material em sua unidade fundamental (uma bola, um carro, uma maçã, uma formiga), o tamanho do material não influencia suas propriedades físicas. Podemos explicar suas características, prever seu comportamento, usando a física clássica.
Tudo muda quando temos materiais, partículas, entre 1 e 100 nm. Nesta escala as propriedades do material mudam significativamente em relação àquelas esperadas para o material macroscópico. Nesta escala os efeitos quânticos dominam a matéria. Nesta escala, tamanho importa. Variando-se apenas o tamanho é possível obter materiais que diferem fascinantemente do material macroscópico. O ouro vermelho é um dos exemplos. Portanto, nesta escala, a dos nanometros, as propriedades da matéria são dependentes do tamanho. Muda tudo ou, quando menos, muito: ponto de fusão, fluorescência, condutividade elétrica, permeabilidade magnética, reatividade química, e por aí vai.

A nanoferrugem em malha. Nanotecnologia verde para produzir hidrogênio.

A água pode ser uma moeda de conversão energética importante nos próximos anos. Basicamente, a idéia é que a água, uma reserva gigantesca de hidrogênio e alinhada com a noção de tecnologia verde, seja utilizada como conversor de energia em motores de carros ou de outras máquinas. A lógica de tudo é resumida na reação mostrada abaixo.

A reação de hidrólise (seta da esquerda para a direita) produz hidrogênio e oxigênio. Estes dois elementos são extremamente reativos entre si e, quando reagem, produzem água e uma grande quantidade de energia. Essa energia pode ser utilizada facilmente para gerar trabalho. O problema é produzir, de maneira limpa, a energia para lisar a água.

A hidrólise da água gera oxigênio e hidrogênio, numa reação que consome energia. O hidrogênio obtido da água pode então reagir com o oxigênio, gerando energia que pode ser utilizada para realizar trabalho e, advinha: água! Veja a figura abaixo. Mas não se engane, não teremos carros movidos a água. Você não poderá fazer da torneira da sua casa um substituto das atuais bombas de combustível. A água servirá tão somente como fonte de hidrogênio. Uma fonte que libera o hidrogênio a um determinado custo energético. De onde virá a energia para liberar o hidrogênio? Aí é que mora o "pulo-do-gato".

Um exemplo de célula geradora de hidrogênio. Repare que, neste caso, a energia solar é utilizada para lisar a água e produzir hidrogênio. Como isso acontece? A nanotecnologia está na abrindo portas para que isto seja viável em larga escala.

A eletrólise da água pode ser usada para obter hidrogênio. Neste tipo de reação é utilizada energia elétrica, a qual pode ser obtida de diversas formas, conhecidas nossas de longo tempo. Mas, pensando em tecnologia verde, a energia utilizada pela célula de geração de hidrogênio deve ser proveniente de uma fonte não poluente, tal como a radiação solar direta. - Minuto da discórdia: analisando-se as nossas fontes de energia, vemos que, no final das contas, a maioria delas depende da energia solar. Pare para pensar nisso. Pense também nas exceções.

É possível gerar energia elétrica a partir de radiação solar por alguns métodos, mas o que mais interessa atualmente em células altamente eficientes de produção de hidrogênio é o efeito fotoelétrico em materiais semicondutores. Basicamente, é gerada corrente elétrica a partir de radiação luminosa, que pode vir do sol, corrente essa que é utilizada para lisar a água.

Neste sentido, recentemente, nanotecnólogos estadunidenses deram um passo importante para a produção de células baratas e de alta eficiência. Eles produziram nanofios semicondutores capazes de aproveitar a luz solar para gerar corrente elétrica. Os nanofios são compostos de dissiliceto de titânio recoberto com óxido de ferro na forma de hematita. Basicamente, nanofios de ferrugem! Esse material, extremamente barato em comparação aos principais concorrentes (tungstênio, óxidos de titânio), possui uma alta capacidade de produzir hidrogênio a partir da água quando exposto à luz solar. Esses nanofios são dispostos na forma de uma complexa rede 3D, na qual a superfície de contato entre estes e a água é enorme, tornando alta a eficiência de produção de hidrogênio. Além disso, a disposição dos nanofios sob a forma de rede permite a captação mais eficiente de energia solar. O artigo relatando a pesquisa pode ser acessado em http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ja110741z. A figura abaixo mostra os nanofios e sua disposição. 

Nanofios recobertos com óxido de ferro dispostos em rede.

Fonte: Wang et al., J Am Chem Soc (2011) 133, 2398; doi:10.1021/ja110741z

Sobre os alótropos de carbono

Caros navegantes, hoje vamos conhecer a talvez-ainda-não-totalmente-descoberta família de alótropos de carbono. O nome alótropo, introduzido pelo notável químico Jöns Jacob Berzelius, vem da fusão das palavras gregas allos e tropos, que significam, em português, outro e maneira, respectivamente. Desta forma, alótropo é a palavra dada a substâncias simples (aquelas compostas por um só tipo de átomo) geradas a partir de um mesmo elemento químico. O carbono, em especial, é craque em formar ligações covalentes consigo mesmo. Aliás, se não fosse assim, a vida como a conhecemos não existiria aqui nesse nosso "blue pale dot", como dizia Sagan (veja o pontinho azul aqui). A geometria e a configuração eletrônica gerados a partir da combinação de átomos de carbono entre si gera materiais com propriedades espectaculares. Olhe a figura abaixo e seja assim apresentado à família dos alótropos de carbono.

Os alótropos de carbono. a - Diamante; b - Grafite e suas folhas de grafeno; c - Lonsdaleíta (nome que deve sua excentricidade à homenagem prestada à Kathleen Lonsdale); d - C60 ou fulereno Buckminster; e - C540; f - C70; g - Carbono amorfo; h - Nanotubo de carbono.

Vale a pena chamar a atenção para o fato de que existem diferentes possibilidades de construção de fulerenos, visto que estes são compostos de carbono cuja estrutura molecular é oca e possui formatos esferoidal, elipsóide ou cilíndrico (d, e, f, h). Outro fato que chama a atenção é que a lonsdaleíta é um tipo de diamante, na verdade. Aliás, é um tipo mais resistente, mais duro, que o próprio diamante comumente visto. A lonsdaleíta é frequentemente encontrada em sítios de impacto de meteoritos com a terra.

Arte nanotecnológica utilizando nanopartículas superparamagnéticas

Vídeo mostrando nanopartículas de óxido de ferro suspensas em óleo e respondendo a um campo magnético aplicado sobre elas. O resultado é fascinante!

Estudando nanotecnologia com os nossos "hermanos" em 2011!

Pessoal, divulgo aqui as datas das escolas temáticas/2011 do CBAN. Eu já participei de uma e garanto que vale muito o aprendizado oferecido nelas! Os argentinos têm excelentes grupos de pesquisa em nanotecnologia, coisa de ponta mesmo. Segue abaixo o texto publicado em http://www.mct.gov.br/index.php/content/view/330638.html

ESCOLAS DO CENTRO BRASILEIRO-ARGENTINO DE NANOTECNOLOGIA (CBAN) – 2011.

Estão abertas as inscrições para as Escolas Temáticas que o Centro Brasileiro-Argentino de Nanotecnologia – CBAN fará realizar ao longo de 2011, duas em cada país. São elas:

1. “Interacciones en Nanosistemas” Responsables de la organización
Local: Ciudad de Rosario
Coordenadores: Néstor E. Massa (LANAIS EFO – CEQUINOR, Universidad Nacional de La Plata) y Nora S. Pellegri/Ricardo L. Migoni (Instituto de Física Rosario, Universidad Nacional de Rosario)
Período: 24 de julho a 06 de agosto de 2011
Código: NANOSIS
Prazo de inscrição: até 09 de junho de 2011

2. Nanoestruturas de carbono
Local: Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará, Fortaleza
Coordenador: Prof Antonio Gomes Souza Filho e Prof. Josué Mendes Filho
Período: 12 a 16 de setembro de 2011
Código: NANOEST
Prazo de inscrição: até 29 de julho de 2011

3. 5ª Escuela de Síntesis de Materiales: Procesos Sol-Gel
Local: Buenos Aires
Coordenador: Sara Aldabe Bilmes (DQIAQF-INQUIMAE, FCEN- UBA) y Galo Soler-Illia, (DQIAQF-FCEN- UBA, UNSAM y GQ-CNEA).
Período: 26 de setembro a 07 de outubro de 2011
Código: SINMAT
Prazo de inscrição: até 12 de agosto de 2011

4. Nanotecnologia na terapêutica
Local: Sílvia Stanisçuaski Guterres
Coordenador: Faculdade de Farmácia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre
Período: 26 a 28 de outubro de 2011
Código: NANOTER
Prazo de inscrição: até 11 de setembro de 2011


PROCEDIMENTO PARA INSCRIÇÃO

As inscrições de participantes brasileiros deverão ser feitas através do endereço eletrônico cban@mct.gov.br. Os candidatos deverão fornecer seus dados pessoais e profissionais, CV e uma justificativa, com no máximo 10 linhas, explicando seu trabalho científico, bem como os motivos por que deseja participar da Escola. Cada inscrição deverá vir acompanhada de uma carta anuência do orientador ou chefe.

Toda a documentação deverá ser encaminhada em um único arquivo PDF, nomeado de acordo com o código da Escola e o último sobrenome do interessado (e.g. Escola de Nanoestruturas de Carbono, interessado: Adolfo Lutz - arquivo: NANOEST-lutz.pdf)

As inscrições se encerram 45 (quinze) dias antes do início de cada Escola.

Terão prioridade os candidatos que sejam doutorandos ou que tenham concluído o doutorado nos últimos 5 anos nas áreas de Física, Química, Farmácia, Biologia ou Engenharias.

Será oferecido apoio financeiro para transporte e alojamento aos participantes selecionados.
Informações adicionais sobre cada escola estarão disponíveis no endereço http://www.mct.gov.br/cban

Uma nova família de biossensores para DNA pode estar nascendo graças à nanotecnologia

Um tratamento adequado às diversas enfermidades que podem afetar um organismo depende de um bom diagnóstico. Na verdade, quanto mais se aproxima da exatidão no diagnóstico, mais eficaz costuma ser o tratamento. Isso é particularmente importante quando o causador da doença, o patógeno, é um microorganismo. Os diferentes fármacos dos quais os profissionais de medicina fazem uso para combater microorganismo são eficazes apenas contra determinados tipos de microorganismos e um diagnóstico errado pode, portanto, levar à total ineficácia da terapia prescrita contra a enfermidade. Um antibiótico prescrito contra, por exemplo, uma cepa de Staphylococcus aureus predominante, pode não afetar algumas das subpopulações desta mesma espécie, tais como o temido e resistentíssimo Staphylococcus aureus MRSA. Um erro de diagnóstico, neste caso, seria potencialmente fatal.

DNA. As técnicas de detecção desta "impressão digital" biológica têm evoluído rapidamente. 

Por isso que as técnicas de diagnóstico têm sido incansavelmente aprimoradas por diversos grupos de pesquisa. Técnicas para a detecção de patógenos microbianos se baseiam em propriedades individuais destes seres, tais como determinadas características metabólicas, resistência a antibióticos clássicos, anticorpos que são por conta deles produzidos pelo organismo invadido, morfologia microscópica, propriedades tintoriais, e presença de moléculas diversas, por exemplo. Mas posso adiantar a você, caro leitor, que a maioria destas técnicas apresenta índices de resultados errôneos (falsos positivos ou falsos negativos) que podem ser altos. Muitas delas podem fazer confusão entre diferentes patógenos. O exame de triagem do vírus HIV, por exemplo, que se baseia na detecção de um anticorpo específico encontrado no sangue do indivíduo infectado, pode dar um resultado falso positivo se o paciente tiver um anticorpo contra certos vírus responsáveis por resfriados; ou seja, um resultado que diz que o paciente é infectado com o HIV quando na verdade ele teve um resfriado (o que chamamos de resfriado é na verdade um grupo de viroses causadas por vírus diversos). Outras vezes os testes são pouco sensíveis, podendo dar falso negativo porque não detectaram os baixos níveis iniciais de patógenos em uma amostra, por exemplo.

Neste ponto é interessante reparar que a maioria dos testes que são baseados na detecção de material genético do microorganismo (como o DNA ou o RNA) geram poucos resultados falso positivo ou falso negativo. Porém, esse tipo de diagnóstico é geralmente dependente de aparelhagem e/ou reagentes caros, o que limita sua aplicação em larga escala. Esse tipo de técnica também é, muitas vezes, dependente de grandes quantidades de material genético, motivo pelo qual geralmente há um passo para multiplicar a quantidade de material da amostra pelas técnicas de amplificação.

Lógica por trás da detecção de DNA por este biossensor: o DNA (a fita dupla deste diagrama) adere à superfície da nanopartícula (círculo marrom) e impede que esta catalise a reação entre o peróxido de hidrogênio (H₂O₂) e o cromógeno (estrela, na representação). Falta agora fazer com que a adsorção do DNA às nanopartículas seja determinada pela sequência de nucleotídeos nesta molécula. De qualquer maneira, é uma nova possibilidade que se abre à detecção rápida, simples, barata e sensível, de microorganismos.

Um grupo de pesquisadores da Coréia do Sul criou uma abordagem interessante para as técnicas de diagnóstico baseadas em DNA. Eles criaram um biossensor de DNA que nada mais é que uma nanopartícula de óxido de ferro que catalisa a reação do peróxido de hidrogênio com reagentes cromógenos, gerando assim cor. Ou seja, quando se mistura nanopartículas de óxido de ferro com peróxido de hidrogênio e cromógeno, uma cor é gerada, sendo essa o sinal de que foi detectado DNA. Agora, o detalhe que deu origem a um novo método de diagnóstico: essas nanopartículas ligam o DNA com alta afinidade e, quando isso acontece, as nanopartículas não são mais capazes de gerar a cor. O DNA impede que a reação ocorra. Aí está o segredo de uma nova família de métodos diagnósticos baseados em nanotecnologia. Com estas nanopartículas foi possível detectar de maneira simples e rápida concentrações nanomolares de DNA. Este sensor de DNA nanoestruturado apresenta vantagens sobre outros detectores de DNA nanoestruturados, tais como as nanopartículas de ouro, mas ainda carece de estudos que façam dele mais específico, ou seja, que o façam reagir apenas na presença de sequências específicas de nucleotídeos (as “letras” do código expresso no DNA), que é o que identificaria o patógeno com mínimas chances de erro.

Fonte: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201001886/full

Um espetáculo átomo por átomo. Veja a dinâmica de átomos individuais (!) que se arranjam em uma folha de grafeno!

Caro navegante, apresento aqui um vídeo excepcional que mostra átomos individuais de carbono sendo arranjados em um buraco artificialmente induzido dentro de uma folha de grafeno. O vídeo mostra que os átomos na borda do buraco estão a arranjar suas configurações eletrônicas através da formação de ligações com átomos vizinhos.
Repare que, como o esperado, o grafeno é formado por hexágonos de carbonos, parecendo favos de mel em uma colméia de abelhas. Os átomos de carbono são dispostos nos vértices dos hexágonos, formando ligações duplas e simples com seus vizinhos imediatos, ligações estas que acabam sendo conjugadas por ressonância, formando a figura geométrica perfeita que é vista no vídeo.
Para entender melhor o vídeo, siga minhas dicas:
1) Repare que no meio do mar de hexágonos existe um buraco (preenchimento cinza escuro disforme);
2) Olhe as bordas do buraco, repare que ela é dinâmica, sua forma muda a toda hora;
3) Agora repare que essa mudança de forma é devida à formação e ao rompimento contínuos de novos hexágonos (!);
4) Pois bem, alí é realmente difícil encontrar uma configuração estável para os átomos de carbono - tente fazer hexágonos de carbono na borda usando seus conhecimentos de química básica...ah, não apele para o uso de hidrogênios! é difícil -, por isso a volatilidade das estruturas da borda.

Para quem não leu, há uma postagem de março, aqui neste blog, sobre grafenos: Escolha seu átomo preferido....

Nanotecnologia para baratear? Também existe! Transistores nanoestruturados em larga escala...

Caros navegantes, venho hoje aqui expor uma foto que eu não poderia deixar de fora do blog.
Ela é decorrente de uma pesquisa multicêntrica. Cientistas da Lund University, Suécia, e da University of New South Wales, Austrália, abriram uma verdadeira porta para a simplificação (e consequente barateamento) da produção em larga escala de nanoeletrônicos. Eles desenvolveram um transistor baseado em nanofios e que possui uma estrutura nanométrica de botar inveja em quem sabe o quão difícil é colocar as coisas no lugar nanometricamente planejado. O transistor em questão consiste de um nanofio encapado com uma camada de metal, permitindo controlar a passagem de corrente elétrica através da aplicação de voltagem. Essa tecnologia não exige litografia adicional para produzir o transistor.
A fotomicrografia do transistor, abaixo, é de encher os olhos!

Imagem do transistor obtida pela técnica de microscopia eletrônica de varredura. O nanofio de InAs (estrutura mais fina na foto) é recoberto com ouro. 

Fonte: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/nl104403g

Füller, fulereno e o domo geodésico

Richard Buckminster Füller e seu domo geodésico  em Montreal.

Fulereno C60. A estrutura esquemática acima mostra como esta molécula fantástica é organizada.
O fulereno C60, assim como o diamante, o grafite e o grafeno, é outro alótropo nanométrico de carbono. Foi descoberto na década de 1980 e seu nome é uma homenagem ao idealizador do "domo geodésico",  Richard Buckminster Füller.

Aos nanotecnólogos também interessam as emulsões. A farmácia agradece.

Água e óleo não se misturam. Essa máxima popular nascida na química destes dois componentes é verdadeira, mas temos como fazer as pazes entre eles para que haja um contato muito íntimo entre ambos. Tão íntimo que chegamos a pensar que são, na verdade, um só. Pois bem, chegamos à hora de abrir o tópico de emulsões neste blog. As emulsões são geralmente compostas por água e óleo “apaziguados” por um agente emulsificante, o intermediador do contato entre aqueles dois compostos. Geralmente, um intermediador deve ter afinidade com os dois lados. Deve reunir em si características presentes em ambos, mas as quais não são compartilhadas entre aqueles. O resultado da junção do emulsificante, da água e do óleo, em qualidades e quantidades específicas, é então a emulsão.

Água e óleo.

Macroscopicamente, a olho nu, uma emulsão parece ser homogênea, uma coisa só. Pense no leite, na maionese; são emulsões, não distinguimos seu componente aquoso do oleoso. Porém, se olharmos essas emulsões ao microscópio, vemos algo interessante: são compostas por gotículas minúsculas dispersas no meio líquido externo contínuo. Entre as partículas e o meio líquido contínuo está disposto o emulsificante, o intermediador entre os dois líquidos imiscíveis. O diâmetro destas partículas nas emulsões pode ser de alguns poucos nanometros até alguns micrometros, dependendo de seus constituintes e, principalmente, de como o emulsificante consegue “intermediar” o contato entre os dois líquidos imiscíveis.

As emulsões são objeto de estudo intenso na área de desenvolvimento de medicamentos. Por quê? Nosso organismo é composto, majoritariamente, de água. Nosso sangue, por exemplo, é um meio aquoso. Não seria possível, por exemplo, injetar um óleo na nossa corrente sanguínea; como ele não se mistura com o sangue, ocorreriam problemas sérios (embolia pulmonar é o mais famoso deles) devidos à formação de agregados de óleo, podendo mesmo levar o indivíduo à morte. Mas o problema surge, na verdade, do fato de que boa parte dos fármacos que utilizamos é insolúvel em água – um fármaco não dissolvido não age corretamente ou causa efeitos adversos devidos aos aglomerados que se formam. É para resolver este tipo de problema que as emulsões são utilizadas.

Os fármacos insolúveis em água devem ser solubilizados em meio oleoso? Sim. Dissolve-se o fármaco em óleo. Mas, ao invés de administrar o óleo com o fármaco diretamente na corrente sanguínea do indivíduo, com o auxílio de um emulsificante é feita uma emulsão deste em água. As gotículas minúsculas da emulsão usada como medicamento não são danosas ao organismo e, assim, resolve-se o problema da baixa solubilidade do fármaco em meio aquoso.

Desta maneira, as emulsões são conhecidas pelos farmacêuticos desde há longa data. O que há nelas que interessaria a um nanoblogueiro? Pois bem, temos aprendido com a nanotecnologia que o controle do tamanho das gotículas dentro de uma emulsão pode ser usado para a entrega seletiva de fármacos ao tecido onde se espera que estes ajam ou até mesmo para cruzar barreiras biológicas de outra maneira intransponíveis. O que se ganha com esses eventos? Menos efeitos colaterais (que geralmente são decorrentes da ação do fármaco em tecidos onde este não deveria atuar), mais eficiência (menor dose com um efeito igual ou maior que o obtido convencionalmente).

Por exemplo, sabe-se que a pele é uma barreira fenomenal: bactérias (monstruosas estruturas micrométricas) e mesmo alguns vírus (muitos dos quais são grandes na escala nanométrica) não conseguem ultrapassá-la se ela estiver intacta. E as partículas de emulsões micrométricas? Nem pensar. Isso dificulta a administração de fármacos através da pele, procedimento muito utilizado para tratamento local, por exemplo, de inflamação superficial. Como o tratamento local evita, em grande parte, que o fármaco atinja outros órgãos em quantidade suficiente para que cause danos colaterais, farmacêuticos buscam alternativas para que fármacos possam atravessar eficientemente a pele e atuar no local desejado.

Nanoemulsões (à esquerda) e emulsões convencionais. A diferença física está no tamanho, que faz toda a diferença na aplicação final. Repare, nos frascos, que a emulsão convencional é bem mais opaca que a nanoemulsão.

Pesquisas vêm cada vez mais mostrando que, para fazer com que o fármaco atravesse a pele, as nanoemulsões parecem ser uma das ferramentas mais promissoras, mesmo quando o objetivo final não é apenas a ação local do fármaco. Em um estudo realizado por pesquisadores indianos (referência: Acta Pharm. 57 (2007) 315–332), o anti-inflamatório não-esteroidal celecoxibe foi incorporado em gotículas de óleo menores que 40 nm e administrado sobre a pele do abdômen de ratos. A permeação do celecoxibe pela pele foi 4 vezes maior quando em nanoemulsão em comparação com a formulação não-nanoestruturada. O seu efeito anti-inflamatório na pata do animal, por sua vez, foi quase 2 vezes maior (reduziu o edema em 81%, enquanto o convencional reduziu em apenas 44%). As nanoemulsões têm um potencial adjuvante terapêutico que vem sendo explorado pela indústria farmacêutica e que deve melhorar o resultado obtido em várias terapias.

Fazer com que um fármaco atravesse a pele em quantidades terapeuticamente eficazes é complicado em muitas situações. Nanoemulsões podem resolver este problema.