p Um cubo com um quadragésimo do tamanho de um glóbulo vermelho humano pode brilhar quando detecta gás inflamável. O nanocubo, desenhado por químicos da Universidade de Tóquio, faz parte de um projeto de pesquisa para desenvolver sistemas artificiais que imitam a complexa cadeia de eventos dentro das células vivas. p A equipe de pesquisa trabalhou no projeto do nanocubo por mais de uma década. Uma característica fundamental do nanocubo, apenas dois nanômetros de cada lado, é que ele se junta, tentando imitar a maneira como as proteínas e o DNA se juntam nas células vivas.

p Imitando a vida

p "As pessoas pensam automaticamente em dispositivos quando falamos em sensores. Mas existem muitos exemplos de sensores naturais no corpo, "disse o professor Shuichi Hiraoka, o pesquisador principal do projeto do Departamento de Ciências Básicas da Universidade de Tóquio.

p A cadeia básica de eventos em uma célula para detectar e relatar algum sinal tem três etapas:(1) Um receptor detecta a molécula alvo, (2) o receptor envia um sinal para o repórter e (3) o repórter transmite o sinal para outro lugar na célula.

p O nanocubo brilhante simplifica o sistema porque é tanto o receptor (o interior do cubo) quanto o repórter (o brilho). "Por aqui, evitamos o problema de transferir informações do receptor para o repórter, "explicou Hiraoka.

p Sensores de nanocubos envolvem totalmente as moléculas que contêm, o que significa que eles podem ser especialmente úteis para distinguir entre moléculas que têm a forma de cadeias simples de comprimentos diferentes (alcanos) sem grupos funcionais exclusivos.

p Brilhando com gás

p A última análise revela que os nanocubos brilham em azul sob luz ultravioleta (UV) quando preenchidos com gás liquefeito de petróleo (GLP), um tipo de gás inflamável. O produto químico do qual o cubo é feito é um pó branco quando seco, mas quando misturado em água, seis moléculas em forma de engrenagem ou floco de neve se conectam automaticamente para formar os cubos. O brilho natural, ou fluorescência, dos nanocubos é um equilíbrio de duas características físicas concorrentes dessas moléculas:o brilho é limitado quando as moléculas são empilhadas como panquecas, mas é intensificado quando as moléculas estão travadas no lugar e ligeiramente distendidas umas das outras.

p Três moléculas se juntam em cada canto do cubo, então suas bordas são "empilhadas" juntas, limitando o brilho. Quando o cubo se enche de gás, os cantos ficam ligeiramente salientes e esse alongamento realça o brilho.

p Detectores de gás nanocubo

p Os pesquisadores construíram um barato, detector de gás simples usando apenas os nanocubos, uma luz UV comum e um detector de luz fluorescente. Os nanocubos são tão sensíveis quanto qualquer detector de gás atual, o que significa que eles podem detectar quantidades muito baixas de GLP.

p Contudo, os nanocubos são incrivelmente específicos para o GLP. Eles não detectam outros tipos semelhantes de gás inflamável, como metano (gás natural) ou dióxido de carbono (CO ₂ ) Essa especificidade provavelmente ocorre porque exatamente três moléculas de LPG se encaixam em blocos semelhantes no jogo Tetris para um encaixe perfeito dentro do nanocubo.

p Os detectores de gás comuns não têm essa especificidade e soarão um alarme para qualquer tipo de gás perigoso. "O fato de que sensores comuns não conseguem distinguir esses gases semelhantes realmente não é problema, porque todos eles são perigosos para nós, "disse Hiraoka.

p Em vez de projetar um novo detector de gás, o verdadeiro objetivo dos pesquisadores é imitar a complexa cadeia de eventos para detectar e relatar sinais em células vivas. Os pesquisadores estão planejando projetos adicionais para alterar os blocos de construção dos nanocubos para que os cubos possam detectar moléculas diferentes e relatar sinais diferentes.