p Carros, aviões e muitos produtos eletrônicos agora são construídos com a ajuda de sofisticadas linhas de montagem. Transportadoras de montagem móveis, em que os objetos são fixados, são uma parte importante dessas linhas de montagem. No caso de uma carroceria de carro, os componentes da montagem são fixados em vários estágios de trabalho dispostos em uma sequência espacial e cronológica precisa, resultando em um veículo completo no final da linha. p A criação de uma linha de montagem em nível molecular é um sonho antigo de muitos nanocientistas. "Isso nos permitiria montar novas substâncias ou materiais complexos para aplicações específicas, "diz a professora Viola Vogel, chefe do Laboratório de Mecanobiologia Aplicada da ETH Zurique. Vogel tem trabalhado neste ambicioso projeto junto com sua equipe e recentemente fez uma descoberta. Em um artigo publicado na última edição da Royal Society of Chemistry's Lab on a Chip Diário, os pesquisadores da ETH apresentaram uma linha de montagem molecular apresentando todos os elementos de uma linha de produção convencional:uma transportadora de montagem móvel, um objeto de montagem, componentes de montagem fixados em várias estações de montagem e um motor (incluindo combustível) para o transportador de montagem transportar o objeto de uma estação de montagem para a próxima.

p Linha de produção três vezes mais fina que um fio de cabelo

p No nível nano, a linha de montagem assume a forma de uma plataforma de microfluido na qual uma solução aquosa é bombeada. Esta plataforma é essencialmente um sistema de canais com o canal principal de apenas 30 micrômetros de largura - três vezes mais fino que um fio de cabelo humano. Várias entradas e saídas conduzem de e para o canal em ângulos retos. A plataforma foi desenvolvida pelo aluno de PhD da Vogel, Dirk Steuerwald, e o protótipo foi criado na sala limpa do IBM Research Zurich em Rüschlikon.

p O sistema de canais é equipado com um tapete feito de proteína cinesina motora. Esta proteína tem duas cabeças móveis que são movidas pela molécula rica em energia ATP, que fornece energia às células dos humanos e de outras formas de vida e, portanto, o torna o combustível preferido neste sistema artificial.

p Montagem de moléculas passo a passo

p Os pesquisadores da ETH usaram microtúbulos como transportadores de montagem. Os microtúbulos são polímeros de proteínas semelhantes a fios que, juntamente com a cinesina, transportam cargas ao redor das células. Com seus cabeçotes móveis, a cinesina se liga aos microtúbulos e os impulsiona para a frente ao longo da superfície do dispositivo. Essa propulsão é ainda suportada pela corrente gerada pelo fluido sendo bombeado para o sistema de canais. Cinco entradas e saídas direcionam a corrente no canal principal e o dividem em segmentos estritamente separados:uma área de carregamento, de onde partem os transportadores de montagem, duas estações de montagem e duas estações finais, onde a carga é entregue.

p Os pesquisadores podem adicionar os objetos ao sistema por meio das linhas que fornecem os segmentos de montagem. Em seu trabalho mais recente, eles testaram o sistema usando NeutrAvidin, a primeira molécula que se liga ao nanobuttle. Um segundo componente - um único, fita curta de material genético (DNA) - então se liga ao NeutrAvidin, criando um pequeno complexo molecular.

p As aplicações técnicas ainda estão muito distantes

p Embora a equipe de Vogel tenha alcançado um sonho de longa data com este trabalho, o professor da ETH continua cauteloso:"O sistema ainda está em sua infância. Ainda estamos longe de uma aplicação técnica." Vogel acredita que eles mostraram apenas que o princípio funciona.

p Ela aponta que, embora a construção de tal sistema de nanobuttle molecular possa parecer fácil, uma grande quantidade de esforço criativo e conhecimento de diferentes disciplinas vai para cada componente do sistema. A criação de uma unidade funcional a partir de componentes individuais continua sendo um grande desafio. "Pensamos muito em como projetar as propriedades mecânicas das amarras para amarrar a carga aos ônibus e depois descarregá-la novamente no lugar certo."

p O uso de motores biológicos para aplicações técnicas não é fácil. Motores moleculares como a cinesina devem ser removidos de seu contexto biológico e integrados em uma entidade artificial sem qualquer perda de funcionalidade. Os pesquisadores também tiveram que considerar como construir os transportadores de montagem e como seriam os 'trilhos' e as estações de montagem. "Esses são problemas separados que agora conseguimos combinar em um todo funcional, "diz Vogel.

p Produtos sofisticados da linha de montagem nano

p Os pesquisadores vislumbram inúmeras aplicações, incluindo a modificação seletiva de moléculas orgânicas, como proteínas e DNA, a montagem de componentes nanotecnológicos ou pequenos polímeros orgânicos, ou a alteração química dos nanotubos de carbono. "Precisamos continuar a otimizar o sistema e aprender mais sobre como podemos projetar os componentes individuais deste sistema de nanobuttle para tornar essas aplicações possíveis no futuro, "diz a professora da ETH. As condições para novas pesquisas neste campo são excelentes:seu grupo agora faz parte do novo NCCR em Basel - Engenharia de Sistemas Moleculares:Engenharia de módulos moleculares funcionais para fábricas.