A combinação de luz e pontos quânticos pode ser usada para modular neurônios

Os pontos quânticos, ou quantum dots para quem tem alergia a traduções, já foram apresentados aos leitores neste humilde blog. Eles são nanopartículas com diâmetro que varia geralmente entre 2 e 10 nm, e que possuem propriedades ópticas únicas. As aplicações destas nanopartículas são várias e tornam este campo de estudo interessante a engenheiros, farmacêuticos, biólogos, artistas e, quem diria, a neurologistas.

Recentemente, um estudo mostrou que os pontos quânticos podem ser utilizados para hiperpolarizar ou despolarizar neurônios - e potencialmente outras células - com luz. Isso mesmo: luz! Os pontos quânticos podem ser associados a canais iônicos específicos e um dipolo elétrico pode ser induzido nestas nanopartículas por irradiação com luz. O dipolo formado nos pontos quânticos faz com que determinados canais iônicos sejam ativados ou desativados. Esses canais iônicos são proteínas presentes em membranas não só de neurônios, mas de virtualmente todas as células do nosso organismo. A figura abaixo ilustra a interação do ponto quântico polarizado com um canal iônico (que transportaria sódio, neste exemplo).

Fonte: Biomedical Optics Express, Vol. 3, Issue 3, pp. 447-454 (2012) 

Qual é o efeito induzido na célula pela ativação luminosa do ponto quântico associado a um canal iônico? Depende do tipo de canal iônico atingido. Aliás, a especificidade do ponto quântico pode ser controlada pela ligação de moléculas de direcionamento à sua superfície. Anticorpos são importantes-mas-não-os-únicos exemplos deste tipo de molécula.

Esta descoberta abre inúmeras possibilidades de alteração da atividade de células biológicas diversas pela luz. Uma dessas possibilidades é a modulação da atividade neuronal, efetuada por determinados fármacos ou eletrodos atualmente, pela administração de pontos quânticos e posterior iluminação da área a ser ativada. Este procedimento seria altamente específico à área cerebral alvo. Os problemas desta nova abordagem seriam a nada desprezível toxicidade dos pontos quânticos e a iluminação de áreas de difícil acesso no organismo, como o cérebro.

Fonte: Biomedical Optics Express, Vol. 3, Issue 3, pp. 447-454 (2012)

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!