Em filmes antigos exagerados, Lucretia Borgia gira em torno de esvaziar o pó de seu anel em taças de vinho deixadas sem vigilância. O anel de veneno é geralmente uma confecção de filigrana de ouro segurando um cabochão ou pedra preciosa facetada que pode ser quebrada para esvaziar o conteúdo do anel. É invariavelmente enorme - tão grande que é bastante estranho que ninguém parece notar.

Lucretia teria dado seus colares pela "cápsula inteligente" concebida no laboratório de Younan Xia na Universidade de Washington em St. Louis. Uma pequena gaiola de ouro coberta com um polímero inteligente, responde à luz, abrindo para esvaziar seu conteúdo, e selando novamente quando a luz é desligada. Infinitamente mais astuto e discreto do que o anel de Lucretia, o nanocage é muito pequeno para ser visto - exceto indiretamente:bilhões mudam a cor do líquido em um tubo de ensaio.

Sem Lucretia, Xia é um curandeiro, e não um envenenador. O nanocage inteligente é projetado para ser preenchido com uma substância medicinal, como um medicamento de quimioterapia ou bactericida. Liberar quantidades cuidadosamente tituladas de um medicamento apenas perto do tecido que é o alvo pretendido do medicamento, este sistema de entrega irá maximizar os efeitos benéficos da droga enquanto minimiza seus efeitos colaterais.

O método para fazer as cápsulas e testes de desempenho apareceu online em 1º de novembro, 2009, como parte do programa de publicações online avançadas da revista Materiais da Natureza .

O primeiro passo para fazer uma cápsula inteligente é misturar um lote de nanocubos de prata. Minúsculos cubos de cristal único de prata podem ser feitos adicionando nitrato de prata (AgNO ₃ ) para uma solução que doa elétrons para os íons de prata, permitindo que eles precipitem como prata sólida. A adição de outro produto químico estimula os átomos de prata a se depositar em algumas partes de um cristal de semente em vez de outras, persuadindo as sementes a formar cubos de arestas afiadas em vez de pedaços deformados.

Uma segunda etapa corta todos os oito cantos dos cubos.

Os cubos de prata cortados servem como "modelos de sacrifício, "em que as gaiolas de ouro tomam forma. Quando os nanocubos de prata são aquecidos em ácido cloroáurico (HAuCl ₄ ), os íons de ouro no ácido roubam elétrons dos átomos de prata nos cubos. A prata se dissolve e o ouro se precipita.

Uma película dourada se forma nos cubos de prata à medida que os cubos são escavados por dentro. Os átomos de prata entram na solução por meio de poros que se formam nos cantos recortados dos cubos.

"Mas a parte realmente legal, "diz Xia, "e a parte legal da nanotecnologia em geral, é que as minúsculas gaiolas de ouro têm propriedades muito diferentes do ouro a granel. "Em particular, eles respondem de maneira diferente à luz.

O físico Michael Faraday foi o primeiro a perceber que uma suspensão de partículas de ouro brilhava vermelho-rubi porque as partículas eram extremamente pequenas. "Sua amostra original de um colóide de ouro ainda está no Museu Faraday em Londres, "diz Xia, Ph.D., o professor James M. McKelvey do Departamento de Engenharia Biomédica. "Não é incrível? Passaram mais de 150 anos e ainda está lá."

A cor é causada por um efeito físico chamado ressonância plasmônica de superfície. Alguns dos elétrons nas partículas de ouro não estão ancorados em átomos individuais, mas, em vez disso, formam um gás de elétron flutuante. A luz incidindo sobre esses elétrons pode levá-los a oscilar como um só. Esta oscilação coletiva, o plasmon de superfície, escolhe um comprimento de onda particular, ou cor, fora da luz incidente, e esta é a cor que vemos.

A forte resposta em um determinado comprimento de onda, chamada ressonância, é o que faz uma corda de violino vibrar em um determinado tom ou permite que uma criança dê um golpe alto no céu chutando no momento certo.

O que mais, a ressonância do plasmon de superfície é sintonizável da mesma forma que um violino é sintonizável.

"Faraday usou partículas sólidas para fazer seu colóide, "comenta Xia." Você pode ajustar o comprimento de onda ressonante mudando o tamanho das partículas, mas apenas dentro de limites estreitos. Você não pode chegar aos comprimentos de onda que queremos. "

Os comprimentos de onda que ele deseja são aqueles em que o tecido humano é relativamente transparente, para que as gaiolas na corrente sangüínea possam ser abertas pela luz do laser sobre a pele.

A cor dos nanocages pode ser ajustada em uma faixa mais ampla do que as partículas sólidas, alterando a espessura das paredes das gaiolas, disse Xia. À medida que mais ouro é depositado e as conchas ficam mais espessas, uma suspensão de nanocages muda do vermelho, para roxo, para o azul brilhante, para azul escuro, para os comprimentos de onda no infravermelho próximo.

A equipe de Xia quer atingir uma janela estreita de transparência do tecido que fica entre 750 e 900 nanômetros, no infravermelho próximo. Esta janela é delimitada de um lado por comprimentos de onda fortemente absorvidos pelo sangue e do outro por aqueles fortemente absorvidos pela água.

A luz neste ponto ideal pode penetrar até vários centímetros no corpo.

“As pessoas costumavam fazer uma demonstração nas palestras, "Xia diz, rindo. "Eles colocaram um laser de diodo vermelho em suas bocas, e o público podia ver de fora, porque o comprimento de onda do diodo é de 780 nanômetros, um comprimento de onda em que a carne é bastante transparente. "

Aqui as coisas ficam ainda mais complicadas e surpreendentes. A ressonância na verdade tem duas partes. Na frequência ressonante, a luz pode ser espalhada pelas gaiolas, absorvido por eles, ou uma combinação desses dois processos.

Assim como eles podem ajustar a ressonância do plasmon de superfície, os cientistas podem ajustar quanta energia é absorvida, em vez de espalhada, manipulando o tamanho e a porosidade dos nanocages.

Xia ilustra a diferença entre espalhamento e absorção com um maravilhoso artefato romano, a Taça de Lycurgus do século IV. O copo parece verde jade por fora, mas fica rosa quando aceso por dentro.

A análise moderna mostra que o vidro antigo contém nanopartículas de uma liga de prata-ouro que espalha a luz fortemente em um comprimento de onda na parte verde do espectro. Quando o copo é aceso por dentro, Contudo, a luz verde é absorvida, e vemos a luz restante, que é predominantemente vermelho, a cor complementar ao verde.

Na verdade, é o componente de absorção que os cientistas exploram para abrir e fechar os nanocages. Quando a luz é absorvida, ela é convertida em calor, e os nanocages são cobertos por um polímero especial que responde ao calor de uma maneira interessante.

O polímero, poli (N-isopropilacrilamida), e seus derivados tem o que é chamado de temperatura crítica. Ao atingir essa temperatura, ele passa por uma transformação chamada mudança de fase.

Se a temperatura for inferior à temperatura crítica, as cadeias de polímero amam a água e se destacam da gaiola como escovas. As escovas selam os poros da gaiola e evitam que a carga vaze. Se a temperatura estiver acima da temperatura crítica, por outro lado, as cadeias de polímero evitam água, encolher juntos e entrar em colapso. À medida que encolhem, os poros da gaiola abertos, e seu conteúdo flui para fora.

"É um pouco contra-intuitivo, "disse Xia." Normalmente, quando a temperatura aumenta, uma molécula se expandirá, mas este faz o oposto. "

Como tudo mais sobre este sistema, o polímero é ajustável. Os cientistas podem controlar sua temperatura crítica alterando sua composição. Para aplicações médicas, eles ajustam a temperatura crítica para um logo acima da temperatura corporal (37 graus Celsius), mas bem abaixo de 42 graus Celsius (107 graus Fahrenheit), a temperatura em que o calor começaria a matar as células.

Em seguida, vem a parte divertida. Depois de fazerem suas cápsulas inteligentes, os cientistas os testaram carregando-os com um corante vermelho brilhante chamado alazarin crimson, ou rose madder. O corante facilitou a detecção e medição de qualquer liberação com um espectrômetro.

As gaiolas foram carregadas agitando-as em uma solução do corante a uma temperatura acima da temperatura crítica do polímero inteligente. Próximo, eles foram mergulhados em um banho de gelo para acionar o polímero para fechar os poros e prender a tinta dentro das gaiolas. As gaiolas foram abertas novamente banhando-as com a luz de um laser infravermelho próximo. A luz absorvida aqueceu as gaiolas de ouro acima da temperatura crítica e provocou a mudança de fase do polímero. O polímero entrou em colapso, os poros das gaiolas foram expostos, e a tinta foi derramada.

Em seguida, a equipe carregou cápsulas com doxorrubicina, uma droga comum de quimioterapia e, desencadeando a liberação da droga com um laser, matou células de câncer de mama crescendo em poços em uma placa de plástico.

E finalmente, eles carregaram as cápsulas com uma enzima que corta as paredes celulares das bactérias e as usaram para matar uma bactéria que é uma parte normal da flora de nossa boca e garganta.

Lucretia, coma seu coração.

Fonte:Washington University em St. Louis (notícias:web)