Parece que sim. Mas, por muito tempo e em tempos longamente idos, as partículas que compunham certas formulações medicamentosas eram idealizadas como esféricas e pronto. Tinha-se assim um modelo simplificado destas. Um modelo que explicava toscamente o comportamento de sistemas de entrega de fármacos, no nível estatístico, com aproximações, mas não no de casos individuais. Mas não havia outra opção. Não havia como conhecer a forma de partículas nanométricas e assim aprender a controlá-la. Com o boom das ferramentas de análise de nanoestruturas - e com o consequentemente advento da nanociência/nanotecnologia -, foi possível analisar o comportamento de partículas com base em sua forma. A estatística não perdeu sua importância, mas agora ela ajuda a refinar os dados ao invés de adequá-los a um modelo idealizado. Nanotecnologia é isso: observar e manipular o nano para revolucionar o macro. E a forma nanoscópica é importantíssima em medicamentos. A forma de nanoestruturas é explorada em sistemas biológicos de maneira intensa. O modo como uma proteína interage com outra em suas diversas versões, como enzima-substrato, receptor-agonista, canal-transportado, depende intimamente da forma. Se a forma nanométrica das partículas que compõem um sistema de entrega de fármacos for controlada, podem ser obtidas características vantajosas e inimagináveis em comparação às observadas com os sistemas que levam em conta apenas o tamanho das partículas. Veja a figura abaixo.
Fonte: S. Venkataraman et al. / Advanced Drug Delivery Reviews 63 (2011) 1228–1246
Esta figura lembra muito aqueles modelos chave-e-fechadura que professores usam para exemplificar como as proteínas interagem com seus ligantes em sistemas biológicos. Para acessarmos determinados cantões de um organismo, temos que ter a chave em mãos. Assim, a forma da nanopartícula pode ser importante para que esta atinja seu alvo. Uma discussão detalhada acerca deste assunto, veementemente recomendada por este blogueiro, é apresentada em "S. Venkataraman et al. Advanced Drug Delivery Reviews 63 (2011) 1228–1246". Já foi abordada neste blog a importância da forma de um material nanoestruturado. Veja aqui.
A vermiculita é um mineral da família das micas, composto por uma mistura de silicatos, principalmente os de ferro, de alumínio e de cálcio. Quando este mineral é expandido e hidrofobizado - quando passa por um processo que o deixa com o aspecto microscópico de uma esponja e com maior afinidade por materiais hidrofóbicos -, pode ser usado para reter petróleo. A vermiculita expandidahidrofóbica pode acumular quantidades de petróleo equivalentes a cerca de 4 vezes a sua própria massa (!).
Com isso, caro leitor, já seria possível especular qual seria a aplicação deste material no ramo de tecnologias verdes. A remoção de petróleo derramado no meio ambiente, por exemplo, é uma potencial aplicação da vermiculita. Mas o que tem a ver a vermiculita com a nanotecnologia? Pois bem, pesquisadores brasileiros vêm incorporando nanotecnologia à vermiculita para aumentar o seu potencial para a remoção de petróleo de rios e mares. Particularmente, nanopartículas superparamagnéticas baseadas em óxidos de ferro e incorporadas a este mineral têm propiciado a remoção da vermiculita carregada de petróleo com o uso de ímãs! Veja no vídeo abaixo uma demonstração em laboratório.
Descrição do vídeo: em um béquer, uma pequena quantidade de petróleo foi vertida sobre água. Logo após, vermiculita expandida hidrofóbica contendo nanopartículas superparamagnéticas é despejada sobre o petróleo. O petróleo é absorvido rapidamente pelo mineral. Na sequência, com um ímã, a vermiculita e o petróleo são quase totalmente removidos da superfície da água.
Vídeo sobre alguns aspectos históricos e básicos de nanotecnologia, bem como sobre a transferência de nanotecnologia das universidades às empresas que disponibilizam produtos nanotecnológicos no mercado. Brilhantemente produzido com o auxílio de pesquisadores renomados de importantes universidades sediadas no estado de São Paulo. Entre os pesquisadores entrevistados está o Prof. Dr. Elson Longo (UFSCar), o qual já publicou mais de 600 artigos em periódicos internacionais, e o Prof. Dr. José Arana Varela, que publicou outros 500 trabalhos (!).
A cooperação técnico-científica entre estes dois países do BRICS está sendo consolidada a cada dia com acordos bilaterais robustos. A bola da vez é o Centro Brasil-China de Pesquisa e Inovação em Nanotecnologia, o CBC-Nano. O coordenador brasileiro do CBC-Nano, Fernando Galembeck, afirma que o principal interesse dos chineses é produzir com o Brasil dispositivos portáteis para o diagnóstico barato e eficaz de doenças em populações dispersas. Além disso, a obtenção de nanoprodutos a partir da biomassa proveniente de resíduos agrícolas é outra das prioridades iniciais do do CBC-Nano. Leia aquia matéria completa do site da ANPEI (Associação Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento das Empresas Inovadoras) sobre este assunto.
Os alótropos de carbono, tais como o grafeno, o diamante e os fulerenos, já foram apresentados anteriormente neste blog. Eles são verdadeiras vedetes do teatro nanotecnológico. Estes materiais vêm sendo empregados em diversos dispositivos e para propósitos dignos de um bom texto de ousada ficção científica. Na Universidade de Michigan, pesquisadores conseguiram usar nanotubos de carbono para tornar um objeto indistinguível de seu entorno. Como este tipo de material possui grande potencial para aplicações em tecnologia militar, o objeto camuflado foi uma representação tridimensional de um carro de combate militar (que bela propaganda!). Quando visto ao microscópio sob luz visível, este objeto tridimensional ficou invisível! O resultado está mostrado abaixo. Note que a estrutura tridimensional do objeto fica totalmente indistinguível do seu entorno. Teoricamente, qualquer material sólido poderia ser camuflado, desde que estivesse contra um fundo negro. A camuflagem de naves espaciais, por exemplo, é uma das aplicações potenciais deste tipo de tecnologia, segundo os autores. Para saber mais, clique aqui.
Em (a) o "microcarro de combate" sem cobertura. Em (b) o mesmo objeto com a cobertura de nanotubos de carbono. Em (c), a linha preta é uma marca visível feita sobre a cobertura de nanotubos. As figuras (d), (e) e (f) mostram as mesmas figuras da parte superior sob luz visível. Note que o objeto microcarro de combate ficou invisível, sendo possível apenas ver a marca feita sobre a cobertura de nanotubos de carbono. (http://i1-news.softpedia-static.com/images/news2/Nanotubes-Could-Make-Tanks-Invisible-2.jpg)
O efeito lótus. A super-hidrofobia é responsável pelo efeito lótus, homônimo da planta aquática que apresenta folhas com superfície super-hidrofóbica, com alta repelência de água. Superfícies super-hidrofóbicas são exploradas por diversos seres vivos. Exemplares de artrópodes ou de plantas, por exemplo, com superfícies desta natureza podem ser facilmente encontrados.
O controle da topologia de superfícies sólidas é perseguido em nanociência. E não é por acaso. A obtenção de superfícies super-hidrofóbicas passa pelo controle da topologia. Juntamente com a característica química, a topologia influi significativamente na capacidade da superfície em formar um contato íntimo com o líquido, ou seja, afeta a molhabilidade da superfície. Para ser considerada super-hidrofóbica, uma superfície deve apresentar ângulo de contato com a água maior que 150° (ver figura abaixo).
Figura superior: quanto maior o ângulo de contato, menor é a proporção da área superficial de uma gota de líquido em contato com uma superfície sólida; para uma superfície ser considerada super-hidrofóbica, o seu ângulo de contato com uma gota de água deve ser maior que 150°. Figura inferior: a lótus com suas folhas super-hidrofóbicas.
Sobre superfícies super-hidrofóbicas, uma gota d'água mantém uma forma quase perfeitamente esférica, deslizando facilmente. É o efeito lótus! Tais superfícies são autolimpantes e mais resistentes à contaminação por microrganismos. As aplicações deste tipo de material são inúmeras. Superfícies de cozinha altamente impermeáveis e autolimpantes. Tecidos autolimpantes e que não acumulam água. Para-brisas que não acumulam água. Equipamentos eletrônicos totalmente à prova d'água. E tudo isso com coberturas nanoscópicas! Nanoscópicas e super-hidrofóbicas. No caso da planta lótus, nanocristais de cera tornam super-hidrofóbica a superfície de suas folhas.
Tecido Nano-Tex. A sua baixa molhabilidade, decorrente da super-hidrofobicidade de suas fibras, faz com que água ou outros líquidos aquosos sejam rapidamente escoados de sua superfície. A organização nanoscópica das fibras é responsável por esse efeito.
Em nanotecnologia, a organização de nanoestruturas artificiais em determinadas superfícies tem propiciado a obtenção da super-hidrofobia. Em uma publicação de 2005, [Langmuir, 2005, 21(20), pp 9143-9148], pesquisadores relataram que a organização nanoscópica de nanopartículas de sílica sobre uma superfície de silício fez com que esta apresentasse super-hidrofobia. O processo de obtenção desta superfície chama a atenção por sua elegância. Primeiramente, esferas de hidrogel carregadas com carbonato de cálcio foram depositadas sobre uma superfície de silício. Estas partículas murcham após determinado tempo devido à perda de líquido, deixando vales entre si. Os vales e as superfícies das partículas de hidrogel foram recobertos então com nanopartículas de sílica, formando um padrão nanoscópico de rugosidade. A superfície resultante deste processo apresenta super-hidrofobia considerável. A figura abaixo mostra o padrão nanoscópico de organização superficial deste novo material.
Padrão nanoscópico de organização de uma superfície de silício recoberta com nanopartículas de sílica. No canto direito superior é mostrada uma gota d'água sobre essa superfície; note que o contato entre ambas é mínimo. Referência: Langmuir, 2005, 21(20), pp 9143-9148.
"[A nanobiotecnologia é] um ramo da ciência que começou a ganhar ímpeto no mundo em 2010 e tem um potencial de geração de receita global de US$ 2 trilhões a US$ 3 trilhões por ano." Valor Econômico
Por conta do crescimento da demanda e das expectativas de movimentação financeira envolvendo nanobiotecnologia, o Instituto de Pesquisas Tecnológicas, localizado em São Paulo, anuncia que contará, já no segundo semestre de 2012, com uma unidade de pesquisas nesta área. Os investimentos nesta unidade de pesquisas já somam R$ 46 mi. Os principais clientes são indústrias interessadas em incorporar nanotecnologia a seus processos produtivos. A reportagem completa sobre esta nova unidade do IPT pode ser acessada aqui.
"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.
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.
