Uma molécula ambulante, tão pequeno que não pode ser observado diretamente com um microscópio, foi registrado dando seus primeiros passos do tamanho de nanômetros.

É a primeira vez que alguém mostra em tempo real que um objeto tão minúsculo - denominado 'pequeno andador de molécula' - deu uma série de passos. A descoberta, feito por químicos da Universidade de Oxford, é um marco significativo no longo caminho para o desenvolvimento de 'nanorrobôs'.

'No futuro, podemos imaginar pequenas máquinas que podem buscar e transportar cargas do tamanho de moléculas individuais, que podem ser usados ​​como blocos de construção de máquinas moleculares mais complicadas; imagine pequenas pinças operando dentro das células, 'disse o Dr. Gokce Su Pulcu, do Departamento de Química da Universidade de Oxford. 'O objetivo final é usar caminhantes moleculares para formar redes de nanotransporte, ' ela diz.

Contudo, antes que os nanorrobôs possam correr, eles primeiro precisam andar. Como Su explica, provar isso não é uma tarefa fácil.

Há anos, pesquisadores têm mostrado que máquinas em movimento e andadores podem ser construídos a partir de DNA. Mas, relativamente falando, O DNA é muito maior do que pequenos caminhantes de moléculas e as máquinas de DNA só funcionam na água.

O grande problema é que os microscópios só podem detectar objetos em movimento até o nível de 10 a 20 nanômetros. Isso significa que caminhantes de pequenas moléculas, cujas passadas têm 1 nanômetro de comprimento, só pode ser detectado após executar cerca de 10 ou 15 etapas. Portanto, seria impossível dizer com um microscópio se um caminhante "pulou" ou "flutuou" para um novo local em vez de dar todos os passos intermediários.

Como eles relatam nesta semana Nature Nanotechnology , Su e seus colegas do Oxford's Bayley Group adotaram uma nova abordagem para detectar cada passo de um andador em tempo real. Sua solução? Para construir um andador a partir de uma molécula contendo arsênico e detectar seu movimento em uma trilha construída dentro de um nanopore.

Nanopores já são a base da tecnologia pioneira de sequenciamento de DNA desenvolvida pelo Grupo Bayley e a empresa spinout Oxford Nanopore Technologies. Aqui, minúsculos poros de proteínas detectam moléculas que passam por eles. Cada base interrompe uma corrente elétrica passada pelo nanopore em uma quantidade diferente de modo que as "letras" da base do DNA (A, C, G ou T) pode ser lido.

Nesta nova pesquisa, eles usaram um nanopore contendo uma trilha formada por cinco 'pontos de apoio' para detectar como um andador se movia através dele.

'Não podemos' ver 'o andador se movendo, mas mapeando as mudanças na corrente iônica que flui através do poro conforme a molécula se move de um ponto de apoio para outro, somos capazes de mapear como ela está passando de um para o outro e vice-versa, 'Su explica.

Para garantir que o andador não flutue, eles o projetaram para ter 'pés' que aderem ao trilho, criando e quebrando ligações químicas. Su diz:'É um pouco como pisar em um tapete com cola sob os sapatos:a cada passo, o pé do caminhante finca e depois se solta para que ele possa passar para o próximo ponto de apoio.' Essa abordagem tornaria possível projetar uma máquina que pode andar em uma variedade de superfícies.

É uma grande conquista para uma máquina tão pequena, mas, como Su é o primeiro a admitir, há muitos outros desafios a serem superados antes que os nanorrobôs programáveis ​​se tornem uma realidade.

'No momento não temos muito controle sobre a direção em que o caminhante se move; move-se de forma bastante aleatória, 'Su me disse. 'A trilha de proteína é um pouco como uma encosta de montanha; há uma direção que é mais fácil de andar, então os caminhantes tendem a seguir esse caminho. Esperamos poder aproveitar essa preferência para construir trilhas que direcionem o andador para onde queremos que ele vá. '

O próximo desafio depois disso será para um caminhante se tornar útil, por exemplo, carregar uma carga:já há espaço para ele carregar na 'cabeça' uma molécula que poderá então levar a um local desejado para realizar uma tarefa.

Su comenta:'Devemos ser capazes de projetar uma superfície onde possamos controlar o movimento desses caminhantes e observá-los sob um microscópio pela maneira como eles interagem com uma camada fluorescente muito fina. Isso tornaria possível projetar chips com diferentes estações, com caminhantes transportando cargas entre essas estações; então o início de um sistema de nanotransporte. '

Estes são os primeiros passos iniciais de uma nova tecnologia, mas eles prometem que pode haver avanços muito maiores por vir.