Rompida barreira da nanotecnologia

2 das tecnologias que mais avançam atualmente: Nano e informática.

”https://youtu.be/bvDdEuRTS5E”

https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=microscopios-rompem-barreira-nanometros-chegam-angstrons&id=010165200904#.YuS8RXbMKpc

Microscópios rompem barreira dos nanômetros e chegam aos ângstrons

Esquema do microscópio óptico que superou pela primeira vez a barreira dos nanômetros.

Nanoscópio e angstroscópio

Pesquisadores chineses romperam os limites da nanotecnologia ao levar a resolução dos microscópios ópticos para a casa dos ângstrons.

Um ângstrom (Å) mede 10-10 metros, o que equivale a 0,1 nanômetro, ou 100 picômetros, sendo a unidade de medida normalmente usada para medir os átomos ou os espaçamentos entre átomos nos cristais.

Ben Yang e seus colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China levaram a tecnologia do imageamento por fluorescência da resolução atual de 8 nanômetros para 8 ângstrons – lembrando que o desenvolvimento do “nanoscópio”, o microscópio na escala dos nanômetros, rendeu o Prêmio Nobel de Química de 2014.

O limite da resolução dessa técnica se deve a um fenômeno conhecido como “quenching”, ou extinção, pelo qual a fluorescência deixa de operar na proximidade dos metais usados para manipular a luz e gerar as imagens – como as amostras são muito menores do que o comprimento de onda da luz, os nanoscópios trabalham com ondas de elétrons que a luz gera ao atingir metais, ondas estas chamadas plásmons de superfície.

Para não anular a radiação emitida pelas moléculas – sua fluorescência – os pesquisadores tiveram que fabricar a ponta de prata do microscópio com precisão atômica, além de refinar ao extremo as superfícies metálicas que formam as chamadas “nanocavidades plasmônicas”, nas quais a luz incide para produzir a imagem.

Imagens produzidas pelo novo microscópio.

Eles então usaram uma camada isolante ultrafina – três átomos de espessura de cloreto de sódio – para isolar a transferência de elétrons entre as moléculas da nanocavidade e a base metálica.

Com a sonda do microscópio se aproximando da molécula, mesmo a uma distância inferior a 1 nanômetro, a intensidade da fotoluminescência continuou aumentando sem qualquer alteração na cor dos fótons. E a extinção da fluorescência desapareceu completamente, o que permitiu alcançar pela primeira vez uma resolução abaixo do nanômetro.

Com isto, a equipe atingiu o tão esperado objetivo de usar a luz para analisar a estrutura interna das moléculas, desenvolvendo um novo método para detectar e modular o ambiente localizado de moléculas e as interações luz-matéria.

Vírus com detalhes atômicos

Pesquisadores aprimoraram a técnica de criomicroscopia eletrônica a ponto de detalhar um vírus em nível atômico.

Yong Zi Tan e seus colegas do Instituto Salk e da Universidade da Flórida, nos EUA, acreditam que isso permitirá viabilizar o uso seguro de vírus como agentes terapêuticos, no transporte de medicamentos para dentro do corpo humano e em terapias gênicas, por exemplo.

Vírus terapêutico

A equipe estreou sua tecnologia em uma versão do AAV2 que possui uma alteração específica em um de seus aminoácidos. Esta versão é interessante porque é menos infecciosa do que alguns outros AAVs, e está sendo estudada por suas implicações no ciclo de vida viral. A nova pesquisa forneceu uma explicação estrutural de por que ela é diferente de outros vírus, revelando as principais mudanças no portal viral usado para empacotar o DNA.

“Em última análise, esse tipo de pesquisa tem implicações importantes para entender as interações entre esses diferentes vírus e os tipos de células que eles infectam,” disse o pesquisador Sriram Aiyer. “Isso é importante para desenvolver uma maior compreensão do sistema imunológico humano e como ele reconhece os vírus”.

A expectativa é que o detalhamento do vírus ajude no desenvolvimento de terapias genéticas, incluindo tratamentos para alguns tipos hereditários de cegueira, hemofilia e doenças do sistema nervoso.

Microscópio quântico

O entrelaçamento (ou emaranhamento) é o fenômeno quântico pelo qual duas partículas podem se tornar intrinsecamente unidas, de uma forma que tudo o que acontecer a uma afetará imediatamente a outra, não importa a distância em que sejam separadas.

A resolução dos microscópios ópticos atuais é limitada pelo comprimento de onda da luz visível e pela natureza aleatória dos fótons, que chegam aos borbotões na amostra a ser observada, de onde são espalhados em todas as direções, o que introduz um forte “ruído” que restringe a sensibilidade, a resolução e a velocidade de obtenção das imagens.

Os engenheiros têm lidado com isso aumentando a intensidade da luz, mas essa nem sempre é uma boa solução. “Os melhores microscópios ópticos usam lasers brilhantes que são bilhões de vezes mais brilhantes do que o Sol,” explica o professor Bowen. “Sistemas biológicos frágeis, como uma célula humana, podem sobreviver apenas por um curto período de tempo e este é um grande obstáculo.”

A equipe superou este problema entrelaçando fótons, enviando apenas alguns deles em direção à amostra e, então, sem precisar esperar que eles retornem, medindo as alterações nos seus pares entrelaçados, que nunca chegaram a incidir sobre a amostra.

“O entrelaçamento quântico em nosso microscópio fornece 35% mais limpidez sem destruir a célula, permitindo que vejamos estruturas biológicas minúsculas que de outra forma seriam invisíveis. Os benefícios são óbvios – desde uma melhor compreensão dos sistemas vivos, até tecnologias de diagnóstico médico aprimoradas,” disse Bowen.

Vendo o invisível

Uma equipe de pesquisadores sediada na Austrália, com participação de uma brasileira, descobriram como aproveitar um fenômeno central na computação quântica para tornar um microscópio capaz de revelar estruturas biológicas impossíveis de ver até agora.

Segundo a equipe, esse novo “microscópio quântico” deverá ter impacto muito além da microscopia e da biotecnologia, uma vez que a técnica que ele emprega poderá ser usada em áreas tão diferentes quanto a navegação e os exames médicos.

“Este avanço vai desencadear todos os tipos de novas tecnologias – de melhores sistemas de navegação a melhores máquinas de ressonância magnética, o que você quiser. Acredita-se que o entrelaçamento estará no cerne de uma revolução quântica. Finalmente demonstramos que os sensores que o utilizam podem substituir a tecnologia não-quântica existente,” disse o professor Warwick Bowen, da Universidade de Queensland, cuja equipe vem trabalhando com sensores quânticos há alguns anos.

No caso do microscópio quântico, a pesquisa foi liderada pela brasileira Catxere Casacio, formado em física na USP (Universidade de São Paulo).

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Rogerio Souza

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