Como disse Feynman: Melhorem nossos microscópios eletrônicos!

"O microscópio eletrônico não é bom o suficiente, com o máximo de esforço e cuidado, sua resolução é de apenas 10 angstrons." Essa é uma passagem de um famoso discurso de Feynman (There is a plenty of room at the bottom). Ele então discutia qual seria a ferramenta adequada para "ler" estruturas subnanométricas feitas com poucos átomos. Esse discurso foi proferido em 1959. Muita gente deve ter achado que Feynman foi um pouco exigente ao reclamar da resolução dos microscópios eletrônicos da época.
10 ANGSTRONS!?
Pois bem, realmente aquela resolução não permitiria muito avanço nos estudos em nanotecnologia. Feynman sonhava em um dia quando poderíamos ver átomos isolados com microscópios mais poderosos.
Esses microscópios existem hoje e são responsáveis por grande parte dos avanços realizados em nanociência.
Olhe a figura abaixo. O microscópio utilizado, o TEAM 0,5, é capaz de resolver 0,5 angstrons!

Os círculos são átomos de ouro de dois cristais de ouro puro colocados em contato. É possível observar a formação de uma ponte entre eles, no centro da foto, pela reorganização de cada átomo nos cristais. O diâmetro de cada átomo é de 0,23 nm.

Biografia de um gênio: Richard Feynman!

"Há muito espaço lá embaixo!"


Em seu célebre discurso intitulado "There's a Plenty of Room at the Bottom", de 1959, Richard Feynman antevia que o estudo e a manipulação dos eventos do mundo nanoscópico trariam maravilhas comparáveis àquelas que são observadas em sistemas biológicos.


Feynman foi um cientista brilhante, um clarividente científico. A sua biografia em vídeo pode ser acessada no vídeo abaixo.

O vídeo está em inglês, mas é possível ativar a transcrição do áudio pela tecla CC, na barra de ferramentas do vídeo, parte inferior da tela.

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.