p Cientistas espanhóis da Universidade de Barcelona encontraram uma maneira de identificar efetivamente objetos em nanoescala e vírus que podem oferecer um avanço para o diagnóstico biomédico, proteção ambiental e nanoeletrônica p Os cientistas fizeram um progresso surpreendente nas últimas duas décadas ao ver e manipular materiais em nanoescala. Microscópios de nova geração permitem aos pesquisadores explorar a morfologia de objetos em nanoescala, como nanopartículas, moléculas e átomos únicos, em seu ambiente natural.
p Apesar dos avanços tecnológicos, Contudo, ainda existem grandes obstáculos a superar na medição da mecânica, químico, propriedades elétricas e térmicas que tornam cada objeto único. Isso é crucial, porque apenas com a compreensão dessas propriedades podemos distinguir e monitorar nano-objetos de formas semelhantes, mas de espécies químicas diferentes e, quando se trata de complexos biológicos, estude como eles funcionam e descubra os papéis cruciais que desempenham no corpo.
p Cientistas que trabalham em nanoescala há muito tempo dependem de rotulagem química - incorporando uma substância visível, como corante fluorescente, no objeto de destino - para detectar sua presença e distribuição física. Mas rotular moléculas pode dar resultados enganosos sobre suas propriedades. Por esta razão, uma necessidade premente na ciência e biologia dos materiais é identificar a composição dos nanoobjetos in situ - onde eles manifestam suas funções - sem recorrer à rotulagem.
p Agora, cientistas da Universidade de Barcelona (UB) e do Instituto de Bioengenharia da Catalunha (IBEC), em colaboração com o Centro Nacional de Biotecnologia (CNB-CSIC) em Madrid, aperfeiçoaram uma nova técnica que usa um microscópio de força eletrostática (EFM), um tipo de microscópio de força atômica, para identificar inequivocamente nano-objetos sem a necessidade de rótulos.
p Na microscopia de força atômica, uma ponta nanométrica na extremidade de uma microalanca é arrastada por um objeto em nanoescala. Isso detecta sua forma, tanto quanto uma pessoa move os dedos sobre o Braille para ler. O movimento da alavanca é monitorado eletronicamente para reconstruir a imagem em um computador. “No entanto, esta imagem permanece limitada à estrutura da superfície, o que não é muito útil se nosso objeto de destino estiver entre outros de forma semelhante e não sabemos exatamente onde, ”Explica Laura Fumagalli, autor principal do estudo que aparece em
Materiais da Natureza ontem. “Nesta situação, os humanos usariam um de seus outros sentidos, como cheiro ou sabor, para reconhecer o que exatamente é uma substância - então usamos uma abordagem semelhante. ”
p Todos os objetos exibem uma "constante dielétrica" característica, ou permissividade, que dá uma indicação de como o material de que são feitos reage a um campo elétrico aplicado. Usando EFM, os pesquisadores aplicaram o campo elétrico aos nano-objetos usando a nano-ponta, e sentiu o minúsculo movimento da alavanca induzido pelas respostas dielétricas dos objetos.
p “Quando quantificamos suas constantes dielétricas com precisão, fomos então capazes de usá-los como uma "impressão digital" para discriminar objetos de forma idêntica, mas com composição diferente, que de outra forma seria impossível de reconhecer sem rotulagem, ”Explica Fumagalli. “Anteriormente, EFM só foi capaz de distinguir entre nanoobjetos metálicos e não metálicos em experimentos em preto e branco. Agora reconhecemos quantitativamente aqueles feitos de materiais muito semelhantes e com constantes dielétricas baixas, como é o caso de muitos complexos biológicos. ”Os principais desenvolvimentos que os pesquisadores fizeram para conseguir isso foram aumentar a resolução elétrica do microscópio em quase duas ordens de magnitude, então eles foram capazes de detectar forças ultra-fracas. Eles também usaram nano-pontas geometricamente estáveis, bem como um método preciso de modelagem de seus resultados que leva em consideração a física de um sistema e todos os seus artefatos geométricos.
p “Nosso método, uma forma não invasiva de determinar o estado interno de objetos e correlacioná-los com suas funções sem fatiar ou rotular, será uma ferramenta inestimável para diversas áreas da pesquisa científica, ”Diz Gabriel Gomila, coautor do estudo e líder do grupo no IBEC. “É particularmente importante na nanomedicina para diagnósticos biomédicos, abrindo a porta para a detecção quantitativa livre de marcadores de macromoléculas biológicas, como vírus, com base em suas propriedades dielétricas. De forma similar, pode ser aplicado para detectar nanopartículas para monitoramento e proteção ambiental. ”
p Os pesquisadores aplicaram sua técnica a complexos biológicos importantes, como vírus. Ao desvendar pela primeira vez as propriedades dielétricas de tais nano-objetos, que até agora permaneciam inacessíveis, eles podem descobrir aspectos importantes da funcionalidade de um vírus. Com sua técnica, eles discriminaram entre vírus vazios e contendo DNA, por exemplo, que são aqueles que podem inserir seu material genético no DNA de uma célula hospedeira.
p “Esses resultados também são um avanço no estudo fundamental de dielétricos em nanoescala, quais são os blocos de construção que determinam o desempenho da nova geração de dispositivos nanoeletrônicos em torno de hoje, ”Acrescenta Fumagalli, que também é professor do Departamento de Eletrônica da Universidade de Barcelona, assim como Gomila. “Nossa nova técnica promete esclarecer questões sobre as propriedades dielétricas de nanocompósitos e nanodispositivos híbridos recém-desenvolvidos, e pode nos dizer em quão pequena escala um objeto dielétrico pode reter suas propriedades - em outras palavras, quão pequeno podemos ir. ”
