Aluno de Física cria forma de trabalhar com estruturas minúsculas, usando nanobastões de ouro para desenvolver diagnósticos ultrassensíveis e vacinas. Por Marinella Castro
A matéria reduzida a uma escala muito pequena pode gerar resultados de larga dimensão em áreas que vão desde a biomedicina à engenharia de materiais. Dimensionadas na escala bilionésima do metro, as nanoestruturas – seja de carbono, de ouro, prata e até do diamante, aumentam a resistência de materiais como o aço ou o cimento – são uma promessa para novos modelos de defensivos agrícolas e têm sido também cada vez mais utilizadas no diagnóstico e no tratamento de diversas doenças. São uma promessa inovadora para o controle de velhas enfermidades, como a dengue e a leishmaniose.
Buscando novos materiais para o uso na medicina e na biologia, o estudante de física da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) Anderson Caires desenvolveu um método de síntese e biofuncionalização (ligação de moléculas biológicas nas nanoestruturas) usando nanopartículas e nanobastões de ouro, aplicados no desenvolvimento de diagnósticos ultrassensíveis para várias doenças e para vacinas. Em formato cilíndrico esses nanobastões são chamados nanorods. O estudo, orientado pelo professor do Departamento de Física do Instituto de Ciências Exatas da UFMG (Icex) Luiz Orlando Ladeira, é resultado de projeto de iniciação científica desenvolvido pelo estudante na graduação.
O estudo foi premiado pela publicação Elsevier – Materials Today, maior grupo de divulgação científica do mundo. O estudante foi selecionado para representar a UFMG na 21ª Jornada de Jovens Pesquisadores, em outubro, na Argentina em outubro, onde irá apresentar parte do trabalho.
Os nanorods apresentam propriedades que os diferenciam dos outros nanomateriais usados na medicina. Eles têm propriedades ópticas diferenciadas e são mais facilmente absorvidos por tecidos e células doentes do corpo. Essas estruturas usadas na pesquisa estão em uma escala bilhões de vezes menor do que a capacidade humana pode captar e se mostraram eficientes em diagnóstico precoce, inicialmente para dengue e leishmaniose e no desenvolvimento de vacinas.
Apesar de ser muito difícil imaginar uma escala de tamanho equivalente a um bilionésimo de metro, uma boa comparação é pensar que um fio de cabelo humano mede em média cerca de 60 mil nanômetros. A nanotecnologia está associada a diversas áreas, como medicina, tecnologia, biologia, engenharia dos materiais, fármacos e cosméticos, e é uma ciência que lida com a escala molecular, geralmente em bilionésimos de metro. Foi a partir da década de 1990 que a nanotecnologia começou a ser amplamente difundida com o avanço da microscopia eletrônica.
“Podemos obter nanopartículas com três ou quatro nanômetros, ou seja, cerca de 20 mil vezes menores que o diâmetro de um fio de cabelo”, explica Caires. Já os nanobastões são partículas de formato cilíndrico. “É nessa mudança de geometria que mora a magia da nanotecnologia. Nessa escala de tamanho, as propriedades químicas e físicas dos materiais mudam radicalmente. Nesse caso, apenas o fato de mudar a geometria da partícula faz com que suas propriedades e, o mais importante, suas aplicações se transformem.”
Luiz Ladeira, primeiro pesquisador a sintetizar no Brasil nanotubos de carbono, estruturas mais resistentes e menos densas que o aço, e orientador do estudo, explica que ao conseguir usar os nanobastões de ouro de forma controlada, o estudante pode aplicá-los no diagnóstico precoce da dengue e da leishmaniose. Quando as partículas de ouro entram em contato com a célula contaminada há um efeito físico que provoca uma mudança na observação, na resposta óptica, daí a forma precisa de diagnosticar essas duas doenças.Segundo o pesquisador Anderson Caires, isso ocorre porque as propriedades químicas e físicas dessas nanopartículas de ouro são muito sensíveis. Se a pessoa estiver contaminada por uma das enfermidades, as propriedades dos nanorods mudarão, e por medidas muito simples, a resposta é detectada. “Nessa escala de tamanho, a sensibilidade aumenta muito. Dessa forma, podemos desenvolver kits de diagnósticos de doenças muitos mais sensíveis e eficazes que os atuais, e mesmo utilizando ouro, eles serão muito mais baratos, o que torna a tecnologia inovadora. Nessa escala, a quantidade de material necessária para realizar um teste ou diagnóstico é muito pequena, justamente porque eles são bem mais sensíveis”, acrescenta o pesquisador.
VACINAS
Para as vacinas o processo é diferente – trata-se de ligar na superfície das nanoestrututuras de ouro proteínas específicas, o que é feito com uma química própria que aproveita as propriedades do ouro nessa escala de tamanho. “Ligamos ao nanorod de ouro proteínas que são muito específicas de certas doenças, e ele transporta a proteína pelo corpo, tornando a vacina muito mais eficaz que as convencionais. Estamos já fazendo testes in vivo dessa tecnologia”, diz Caires.
Ary Corrêa Junior, membro do Fórum Brasileiro para Competitividade em Nanotecnologia e do painel TC299 – Nanotecnologias da ISO, aponta que essa é uma área multidisciplinar que impactará seguramente todas os segmentos do conhecimento. Segundo ele, inúmeras aplicações no Brasil já passaram pela prova de conceito e algumas estão em fase de desenvolvimento de produtos, nas áreas de energia, materiais inovadores, eletrônica e biomedicina. Ele aponta entretanto que o tempo de implementação desses estudos é duvidoso devido à falta de um marco regulatório mundial, o que restringe investimentos na área.
Apesar da grande diferença de investimentos em pesquisa e desenvolvimento que existe entre o Brasil e países como os Estados Unidos, Coreia, Japão, Europa, Ary Junior destaca que em áreas específicas da nanotecnologia o Brasil detém know-how comparável aos estudos e testes desenvolvidos em outros países. “No âmbito acadêmico você encontra no Brasil expoentes reconhecidos internacionalmente, como os trabalhos que usam materiais de carbono.”
Outra área que no momento é prioritária mundialmente é a nanosegurança, e o Brasil tem diversas redes de pesquisa em nanotoxicologia. Há destaque ainda para os nanofármacos. Segundo Anderson Caires, a etapa de biossensoriamento e diagnóstico de doenças poderá ser aplicada em breve, depois que os estudos forem patenteados. “A parte de desenvolvimento de vacinas e tratamentos de câncer leva mais tempo.”
Veiculação colaborativa, por Marinella Castro