Como você visualiza as forças extremamente pequenas conectadas a processos como o crescimento e desenvolvimento embrionário? Pesquisadores de Wageningen experimentaram uma combinação de tecnologia de laser e química, surgindo com um sensor que consiste em uma única molécula que é algumas centenas de vezes mais preciso do que os dispositivos existentes usados ​​para medir nanoforças em nível molecular. Os pesquisadores descrevem suas descobertas na edição de 18 de janeiro da revista científica Chem .

As forças experimentadas pelas moléculas nas células, mas também em todos os materiais ao nosso redor, são tão pequenos que mesmo os dispositivos de medição existentes mais precisos mal são capazes de detectar se é uma força. "Até agora, tudo era preto ou branco, ou havia uma força ou não - os métodos existentes não podiam determinar nada entre eles, "diz Joris Sprakel, líder do grupo de pesquisa no Sprakel Lab e no Grupo de Físico-Química e Matéria Mole da Wageningen University &Research. "Com uma equipe de três jovens pesquisadores e um estudante avançado, reunimos várias áreas de conhecimento. E tivemos a ideia de que deveria ser teoricamente possível detectar as forças em nível molecular usando a própria molécula como um dispositivo de medição nano. Não medimos mais o preto ou o branco, mas 'cinquenta tons de cinza', por assim dizer. "

Expresso em termos técnicos, detectar a força de uma molécula tem uma resolução de 100 femtonewtons. Como uma força, isso é escrito como 0,0000000000001 newton (1 newton parece em torno de 100 gramas). "Mas uma molécula também é incrivelmente pequena, cerca de um nanômetro, ou um milionésimo de milímetro, "diz Joris Sprakel." Esta força de cem femtonewtons que pressiona uma molécula de um nanômetro pode ser comparada com a força de um grão de areia no ombro de uma pessoa. E podemos medir essas forças pequenas com as relações que são um bilhão de vezes menores. "

Usando o novo método de medição, os pesquisadores obtiveram mais conhecimento sobre as forças que atuam em nível molecular nas células vivas das plantas, animais e humanos. "Por exemplo, no desenvolvimento embrionário de células vegetais, sabemos que forças minúsculas determinam quando uma célula se divide e em que direção. Então, no final das contas, esses estímulos mecânicos determinam como o embrião da planta se desenvolve, mas até agora não foi possível medir isso, "diz Sprakel." Anteriormente, não tivemos acesso direto a fenômenos físicos nesta escala, e se você não pode ver isso, é quase impossível entender como funciona. Se você entende o papel das nano-forças nos processos biológicos, a longo prazo, pode ser possível prevenir certas doenças devido a erros nessas forças celulares. Mas isso ainda é algo para o futuro; agora demonstramos como podemos medir esses tipos de forças "incomensuráveis". Na minha equipe, atualmente estamos trabalhando na aplicação dessa abordagem aos processos celulares. "

Molécula como dispositivo de medição

De acordo com Joris Sprakel, tomando esses tipos de sensíveis, medições em pequena escala não são possíveis usando um grande dispositivo de medição em uma célula. Os pesquisadores, portanto, criaram moléculas que atuam como dispositivos de medição. Cada um dos sensores moleculares fabricados pela equipe funciona como um nano medidor de força. Para medir a molécula e determinar a força, os pesquisadores apontam um laser em uma molécula. Esta molécula retorna a luz em um tom diferente, permitindo que a equipe de pesquisa determine a quantidade de força. Crucialmente, Portanto, o método não consiste apenas em uma nova molécula ou um novo instrumento, mas de uma combinação dos dois.

"Precisávamos de uma forte equipe interdisciplinar para isso, "diz Sprakel." Este avanço foi alcançado pela combinação única de quatro jovens pesquisadores em minha equipe, cada um com sua própria área de especialização. Significou que finalmente fomos capazes de realizar este sonho há muito acalentado. "