p Engenheiros mecânicos do Departamento de Energia do Politecnico di Torino e do Departamento de Imagem Translacional do Houston Methodist Research Institute modelaram e forneceram uma nova visão das propriedades surpreendentes da água em nanoescala, mesmo que muitas outras características intrigantes da água ainda estejam longe de ser totalmente reveladas. Uma ampla gama de aplicações tecnológicas pode se beneficiar dessas descobertas, da engenharia ao campo biomédico, como mostrado recentemente em um artigo científico publicado em Nature Communications . p Nadando em uma piscina de mel. Essa é a sensação que uma molécula de água deve "sentir" ao se aproximar de uma superfície sólida dentro de um nanômetro (ou seja, menos de dez milésimos do diâmetro do cabelo). A redução da mobilidade da água na proximidade de superfícies em nanoescala é o conhecido fenômeno de "nanoconfinamento", e é devido às forças de atração eletrostáticas e de van der Waals que governam as interações de matéria nessa escala.

p Nesse contexto, cientistas do Politecnico di Torino e do Houston Methodist Research Institute deram mais um passo à frente, formulando um modelo quantitativo e uma interpretação física capaz de prever o efeito do nanoconfinamento em uma estrutura bastante geral. Em particular, características geométricas e químicas, bem como condições físicas de diversas superfícies de nanoconfinação (por exemplo, proteínas, nanotubos de carbono, nanoporos de sílica ou nanopartículas de óxido de ferro) foram quantitativamente relacionados à redução da mobilidade e às condições de "super-resfriamento" da água, ou seja, a persistência de água no estado líquido a temperaturas muito abaixo de 0 ° C, quando perto de uma superfície sólida.

p Este resultado foi alcançado após dois anos de atividades in silico (ou seja, baseadas em computador) e in vitro (ou seja, conduzidas por experimentos) por Eliodoro Chiavazzo, Matteo Fasano, Pietro Asinari (Laboratório de Modelagem em Escala, Departamento de Energia do Politecnico di Torino) e Paolo Decuzzi (Centro para o Design Racional de Nanoconstructos Multifuncionais do Houston Methodist Research Institute).

p Este estudo pode em breve encontrar aplicações na otimização e design racional de uma ampla variedade de novas tecnologias que vão desde a física aplicada (por exemplo, "nanofluidos", suspensões feitas de água e nanopartículas para aumentar a transferência de calor) para energia sustentável (por exemplo, armazenamento térmico com base em água nanoconfinada dentro de materiais absorventes); da detecção e remoção do poluente da água (por exemplo, peneiras moleculares) à nanomedicina.

p Este último é o campo onde a pesquisa encontrou, de fato, uma primeira aplicação importante. Todo ano, quase sessenta milhões de exames de imagem por ressonância magnética (MRI) são realizados, com fins diagnósticos. Na década passada, A tecnologia de ressonância magnética se beneficiou de vários avanços científicos significativos, o que permitiu imagens mais precisas e nítidas dos tecidos patológicos. Entre outros, agentes de contraste (ou seja, substâncias usadas para melhorar o contraste de estruturas ou fluidos dentro do corpo) contribuíram de forma importante no aumento do desempenho de MRI.

p Esta atividade de pesquisa foi capaz de explicar e prever o aumento no desempenho de ressonância magnética devido a agentes de contraste nanoconfinados, que estão atualmente em desenvolvimento no Houston Methodist Research Institute. Portanto, a descoberta abre caminho para aumentar ainda mais a qualidade das imagens de ressonância magnética, a fim de possivelmente melhorar as chances de detecção mais precoce e precisa de doenças em milhões de pacientes, todo ano.

p Resultados adicionais e aplicações do efeito do nanoconfinamento na nanomedicina serão publicados em breve, graças a uma colaboração multidisciplinar entre biomédicos (Houston Methodist), engenharia (Politecnico di Torino) e química (Rice University, Houston – TX) grupos de pesquisa. Em particular, agentes de contraste de óxido de ferro carregados em silício ou nanovetores poliméricos são atualmente investigados, porque eles podem ser concentrados magneticamente em tecidos humanos doentes e, em seguida, empregados para melhorar o desempenho de ressonância magnética. Além disso, tais nanoconstructos possuem propriedades teranósticas, o que significa que eles podem ser usados ​​para fins de diagnóstico (ou seja, MRI) e terapêuticos (ou seja, liberação de droga desencadeada por temperatura ou tratamentos de hipertermia) ao mesmo tempo, que é um passo significativo na guerra contra o câncer.