As nanomáquinas no Nobel de 2016 (ou como um episódio de Liga da Justiça me fez escolher essa carreira)

Quando eu estava no ensino médio a minha rotina era a seguinte: ir à escola de manhã, voltar pra casa, preparar um copão de Nescau que eu deixava gelando, almoçar assistindo Liga da Justiça no SBT, tomar o Nescau que já estava gelado e fazer o que eu tinha que fazer pra escola ou as minhas obrigações lá de casa. Em dias mais felizes, eu só jogava The Sims mesmo.

Aí no meio a gente percebe que eu fiz uma escolha muito errada e uma muito certa. A errada, obviamente, era beber 300mL de leite depois do almoço. A certa,assistir Liga da Justiça. Foi nesse desenho que eu ouvi pela primeira vez a palavra “nanotecnologia” e mesmo sem entender direito o que era aquilo, eu achei lindo demais.

Em um episódio de Liga da Justiça – Sem Limites chamado Coração Negro (Dark Heart, para as bilíngues) um organismo/máquina autorreplicante começa a se desenvolver no alto de uma montanha e tenta “engolir” um estado inteiro dos EUA. Mas tinha um herói da Liga, o Eléktron, que sabia lidar com esse tipo de tecnologia e conseguiu salvar todo mundo. E, olha, no fim nem era essa alegria toda o dia ser salvo pelas Meninas Super Poderosas pelo Eléktron, sabe? Lá pelo meio do episódio eu já estava totalmente apaixonada pela máquina nanotecnológica e nem queria que ela “morresse”.

Voltando a narrativa sobre a minha linda juventude ♪ página de um livro bom ♫, eu usei muitos do meus minutos nas lan houses da época pesquisando sobre o que era nanotecnologia e como isso podia mudar o mundo. Sinceramente, eu não entendi muito na época mas ficou na minha cabeça e eu queria entender mais sobre isso. Trilhando os caminhos que eu trilhei, cá estou eu no mestrado estudando a físico-química dos processos moleculares e fazendo aquela menina de 16 anos ter um pouco de orgulho de mim (principalmente porque eu parei de tomar leite depois do almoço, argh).

Pequenos frascos, melhores perfumes

Pra entender o que é uma nanomáquina e o que é esse BOOM! da nanotecnologia, precisamos entender primeiro o que é um nanomaterial, a matéria nanoparticulada e o que é a escala nanométrica.

Um nanômetro é uma unidade de 1×10-9 metro, ou seja, 0,000000001 metro. É, é muito pequeno mesmo. Pra você ter ideia, a espessura média de um fio de cabelo humano é 60μm (60×10-6m = 0,00006 metros) um sextilhão de vezes maior que um nanômetro! Mentira, é só 10 mil vezes maior.

A matéria nanoparticulada é “uma coleção de partículas com pelo menos uma dimensão menor que 100nm”.  Partículas nanométricas são criadas em inúmeros processos físicos, inclusive processos naturais, como a erosão e a combustão. E os nanomateriais são materiais compostos por essas matéria nanoparticulada.

Até aqui, tudo bem, mas você deve estar aí no seu computador pensando “ata, mas como que um negocinho desse tamanho muda a minha vida?”.

Bom, a questão é que uma estrutura com essas dimensões, do tamanho da nossa paciência quando macho pergunta “se essa raiva toda é TPM”, é pequena o suficiente pra entrar dentro de uma célula humana e interagir com as estruturas que estão lá. Até mesmo com o DNA! Esta capacidade permite penetrar barreiras fisiológicas e se movimentar dentro dos sistemas circulatórios de um hospedeiro, por exemplo. O tamanho dessas nanopartículas são comparáveis ao tamanho dos vírus, cujo os menores têm dimensões de dezenas de nanômetros. Uma partícula de HIV (vírus da imunodeficiência humana) tem cerca de 100nm de diâmetro, o que na ciência da nanotecnologia pode ser chamado de “nanoorganismo”.

Juntando as informações acima, vem a pergunta: então uma nanoestrutura poderia ter a função específica de inativar um vírus, por exemplo? É, na teoria pode sim, claro. Mas até algum tempo atrás, isso era uma realidade muito distante. No entanto, o trabalho de alguns cientistas mudaram esse cenário e transformaram a hipótese em algo muito mais palpável.

Palpável não, né?

Porque tem 1.10-9 metro.

Ok.

Vocês entenderam.

As nanomáquinas de Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart e Bernard Feringa

Em 5 de outubro de 2016 os químicos Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart e Bernard Feringa foram laureados com o Prêmio Nobel de Química de 2016 “pela a concepção e síntese de máquinas moleculares”. Cabe esclarecer que o Nobel, geralmente, é concedido pela obra do cientista. Então são várias pesquisas, artigos e trabalhos que esses três pesquisadores vêm desenvolvendo desde os anos 1980 que os levaram à essa honraria.

Para que a gente entenda a dimensão desse avanço, podemos ter em mente as palavras de David Leigh em seu artigo “Genesis of the Nanomachines: The 2016 Nobel Prize in Chemistry”:

“Talvez a melhor maneira de apreciar o potencial tecnológico das máquinas moleculares é reconhecer que elas estão no cerne de cada processo biológico significativo. Em contraste com a biologia, nenhuma das tecnologias atuais da humanidade explora de forma alguma o movimento a nível molecular controlado: todo catalisador, todo material, todo polímero, todo produto farmacêutico, todo reagente, funciona através de suas propriedades dinâmicas, estáticas ou de equilíbrio. Quando aprendemos a construir estruturas artificiais que podem controlar e explorar o movimento a nível molecular e interagir suas finalidades diretamente com outras subestruturas a nível molecular e com o mundo exterior, certamente impactará em todos os aspectos da modelagem funcional e do design de materiais.”

Vocês ficaram arrepiados/emocionados com a explicação do Leigh? Eu fiquei.

Neste mesmo texto, Leigh comenta ainda que grande parte dos progressos realizados na maquinaria molecular é resultado da invenção de vias sintéticas eficazes para moléculas mecanicamente interligadas: os catenanos e rotaxanos.

Estruturas dos catenanos e roxatanos, respectivamente

Essas estruturas – que são conhecidas como estruturas moleculares entrelaçadas (porque elas são entrelaçadas umas às outras mesmo, confere lá) – possuem propriedades como a criação de eixos de rotação intermolecular. Antes do início dos anos 80, os rotaxanos e os catenanos só podiam ser feitos em quantidades minúsculas e através de longas rotas sintéticas. Em 1983, um golpe de gênio de Sauvage iniciou uma revolução na síntese de moléculas interligadas.

O grupo de Stoddart sintetizou “interruptores moleculares” usando catenanos e roxatanos.

interruptor

Primeiro interruptor molecular, desenvolvido por Stoddart e colaboradores (Bissel at all, 1994)

Esses interruptores foram aplicados a áreas como a eletrônica molecular e sistemas de liberação de “nanocontainers”. Além disso, também foram sintetizadas estruturas moleculares que se assemelham a um “elevador molecular”.

Já em 1999, o grupo de Bernard Feringa produziu o primeiro motor molecular rotativo, usando um overcrowded alkene.

motor.png

Primeiro motor molecular rotativo, usando overcrowded alkene, conduzido por luz (Feringa et al, 1990)

Os motores moleculares mais rápidos, desenvolvidos no laboratório de Feringa, foram usados para executar tarefas complexas como girar uma barra de vidro em uma película cristalina líquida e o principal: impulsionar as rodas de um nanocarro em uma superfície.

Sim.

Um carro.

Um nanocarro.

Isso mesmo.

Tenho certeza que se vocês não ficaram arrepiados/emocionados ali em cima, agora ficaram!

arrepio

[sussurro] Nanocarro… [\sussurro]

Ainda usando as palavras de David Leigh:

“Este Prêmio Nobel [de 2016] não é sobre curar o câncer (ainda não) […] nem sobre coletar a energia do sol (ainda não). É um Prêmio Nobel dado para a enorme criatividade científica, para ciência inspiradora, ciência que faz você sonhar “e se?”. É um Prêmio Nobel sobre o que o futuro pode trazer e uma convocação para todos aqueles que desejam aceitar o desafio de inventar.”

Nós não temos (ainda não, haha) nanomáquinas capazes de se replicar ou de engolir um estado inteiro mas é muito bonito ver o caminho que esse assunto está seguindo e pensar nas aplicações que ele pode ter. Sempre que uma curiosidade científica passar por sua cabeça, não deixe de persegui-la e tentar compreendê-la. São esses e outros “e se?” que nos tiraram da Idade do Fogo e nós trouxeram à Idade dos Memes.

eu-tive-a-leve-impress-o-de-que-voc-tentou-se-engra-ado

#DesculpaDrauzio 😦

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