Por que a Nanociência e a Nanotecnologia são importantes? (Thiago Albuquerque)
De fato, Nanociência e Nanotecnologia são palavras que tendem a intimidar-nos. Todavia, é possível perceber que, ao nosso redor, Nanotecnologia e Nanociência estão em todas as partes. Como exemplo evidente, podemos citar o fato de que a maioria das reações biológicas e químicas ocorre em escala nanométrica. Assim funciona a natureza.
Mas o que seria o nanômetro? O nanômetro corresponde a uma unidade de medida muito pequena. Corresponde à bilionésima parte de um metro. Analogamente, um nanômetro “é” para um metro o mesmo que uma bola com raio de aproximadamente 15 cm seria para 155.000 km. Se fôssemos capazes de construir uma fila com todas estas bolas, dar-se-ia a volta na Terra quatro vezes. Para se ter uma ideia, bactérias e células são demasiadamente grandes para a Nanociência. No entanto, átomos e moléculas são seus objetos diretos de estudo.
Naturalmente, não podemos ver os nanomateriais, dadas as suas dimensões. No entanto, é objeto de investigação da nanociência a construção de ferramentas sofisticadas, como os microscópios eletrônicos e atômicos para tal fim. Para que se veja um cabelo ou uma mosca, é suficiente a utilização dos nossos olhos. Para se ver uma bactéria, seria necessário, a depender do objeto de estudo, um microscópio ótico; para a visualização de vírus e transistores com detalhes, seriam necessários microscópios eletrônicos. Já para a visualização de nanomateriais, necessitamos da microscopia atômica (cientificamente conhecida como “atomic probe”).
Existem muitos motivos pelos quais se considera a nanociência um dos desenvolvimentos científicos atuais mais importantes. Primeiramente, como já comentado, podemos citar a disponibilidade de novos instrumentos que permitem “ver” e “tocar” os objetos em nanoescala. Por exemplo, podemos registrar, nos anos 80, a invenção do primeiro microscópio de efeito túnel, capaz de “ver” átomos. Anos depois, foi inventado o microscópio de força atômica, que melhorou ainda mais a capacidade microscópica, possibilitando o estudo de materiais com dimensões de unidades nanométricas.
No entanto, vamos destacar uma descoberta fundamental que reforçou de maneira significativa a nanotecnologia: a descoberta dos Nanotubos de Carbono. Estes foram descobertos em 1991 por Sumio Iijima, de maneira que o posterior estudo destas importantes ferramentas da nanociência levou às mais espetaculares aplicações. Como exemplos de propriedades destas estruturas, podemos citar o fato de que os nanotubos de carbono são as fibras mais fortes que se conhecem, com diâmetros da ordem de unidades de nanômetros, sendo mais resistentes que o aço e possuindo propriedades elétricas muito interessantes. São compostos de uma ou várias lâminas de grafite ou outro material enrolados sobre si mesmos. Alguns estão fechados por meio de uma semi-esfera e outros não.
Graças aos últimos avanços científicos associados à medicina, permitiram-se identificar muitos dos genes relacionados a certas doenças, de maneira que as atuais pesquisas utilizam estes novos conhecimentos para o desenvolvimento de tratamentos destas doenças. E onde entram os nanotubos nesta história?
Acredita-se que os genes defeituosos podem ser substituídos através da implantação em células humanas, vindas do exterior, do mesmo tipo de gen. Este processo não é simples, porque, como sabemos, o ADN não ultrapassa as membranas celulares e isso requereria a ajuda de um transportador. Exemplos destes transportadores incluem um vírus, um lisossomo ou um peptídeo especial. Uma equipe europeia de pesquisadores desenvolveu um novo método para introduzir o ADN em células de mamíferos através de nanotubos de carbono modificados.
Para se utilizarem os nanotubos como transportadores de genes, é necessário que estes sejam modificados. A ideia dos cientistas foi a de envolver nanotubos de carbono em um meio composto por átomos de carbono e oxigênio e grupos amina carregados positivamente (–NH3+). Esta pequena alteração faz com que os nanotubos sejam solúveis. Além do mais, como é intuitivo perceber, os grupos amina carregados positivamente atraem os grupos fosfatos carregados negativamente no “esqueleto” do ADN. Ao utilizar estas forças eletrostáticas atrativas, resultou-se uma estratégia fascinante: os nanotubos de carbono, em conjunto com a nova distribuição de cargas do ADN, conseguiram entrar na célula. Como os cientistas detectaram isso? Com a microscopia eletrônica, que mostrou, de maneira satisfatória, a entrada do nanotubo na célula.
E o mais impressionante: os nanotubos mostraram não causar danos às células, porque não desestabilizaram a membrana celular ao penetrá-la. Uma vez dentro da célula, os genes resultaram ser funcionais. E o mais legal disso tudo? O uso de nanotubos não se limitará ao transporte de genes. Novos avanços científicos permitirão o transporte de medicamentos de maneira controlada e o desenvolvimento de técnicas médicas.
Essas são algumas das vastas e impressionantes consequências da nanociência e nanotecnologia na mudança da qualidade de vida dos seres vivos. É possível, então, perceber que este ramo de investigação não é parte exclusiva de um plano de estudos da física, química ou biologia, pertencendo, assim, a todas estas áreas de investigação.
Thiago Albuquerque de Assis foi professor do Curso Grandes Mestres Vestibular e Gregor Mendel Vestibular em Salvador-Bahia. Atualmente é pesquisador da Universidad Autónoma de Madrid, da Universidad Politécnica de Madrid e colaborador do Grupo de Física de Superfícies e Materiais da Universidade Federal da Bahia. Vem estudando os efeitos das dimensões em nanoescala na otimização e construção de dispositivos de emissão eletrônica.
