Nanotubos de carbono para tornar objetos tridimensionais "invisíveis"

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)

Superfícies super-hidrofóbicas nanoestruturadas e o efeito lótus

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.

Em São Paulo: ainda neste ano será inaugurado um grande laboratório de nanobiotecnologia

"[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.

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