p Muitos poluentes produzidos pelo homem no meio ambiente resistem à degradação por meio de processos naturais, e perturbar os sistemas hormonais e outros em mamíferos e outros animais. Remover esses materiais tóxicos - que incluem pesticidas e desreguladores endócrinos como o bisfenol A (BPA) - com os métodos existentes costuma ser caro e demorado. p Em um novo artigo publicado esta semana em Nature Communications , pesquisadores do MIT e da Universidade Federal de Goiás, no Brasil, demonstram um novo método para usar nanopartículas e luz ultravioleta (UV) para isolar e extrair rapidamente uma variedade de contaminantes do solo e da água.

p Ferdinand Brandl e Nicolas Bertrand, os dois autores principais, são ex-pós-doutorandos no laboratório de Robert Langer, o professor do David H. Koch Institute no Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT. (Eliana Martins Lima, da Universidade Federal de Goiás, é o outro co-autor.) Tanto Brandl quanto Bertrand são treinados como farmacêuticos, e descrevem sua descoberta como um feliz acidente:eles inicialmente procuraram desenvolver nanopartículas que pudessem ser usadas para entregar medicamentos às células cancerosas.

p Brandl já havia sintetizado polímeros que podiam ser separados pela exposição à luz ultravioleta. Mas ele e Bertrand começaram a questionar sua adequação para entrega de drogas, uma vez que a luz ultravioleta pode ser prejudicial aos tecidos e células, e não penetra na pele. Quando eles aprenderam que a luz ultravioleta era usada para desinfetar a água em certas estações de tratamento, eles começaram a fazer uma pergunta diferente.

p “Nós pensamos que se eles já estivessem usando luz ultravioleta, talvez eles pudessem usar nossas partículas também, "Diz Brandl." Então, tivemos a ideia de usar nossas partículas para remover produtos químicos tóxicos, poluentes, ou hormônios da água, porque vimos que as partículas se agregam quando você as irradia com luz ultravioleta. "

p Uma armadilha para a poluição que teme a água

p Os pesquisadores sintetizaram polímeros de polietilenoglicol, um composto amplamente utilizado encontrado em laxantes, pasta de dentes, e colírio e aprovado pela Food and Drug Administration como um aditivo alimentar, e ácido polilático, um plástico biodegradável usado em copos e vidros compostáveis.

p As nanopartículas feitas desses polímeros têm um núcleo hidrofóbico e uma casca hidrofílica. Devido às forças em escala molecular, em uma solução, as moléculas de poluentes hidrofóbicos se movem em direção às nanopartículas hidrofóbicas, e adsorver em sua superfície, onde eles efetivamente ficam "presos". Este mesmo fenômeno ocorre quando o molho de espaguete mancha a superfície de recipientes de plástico, tornando-os vermelhos:nesse caso, tanto o molho de plástico quanto o à base de óleo são hidrofóbicos e interagem entre si.

p Se deixado sozinho, esses nanomateriais permaneceriam suspensos e dispersos uniformemente na água. Mas quando exposto à luz ultravioleta, a camada externa de estabilização das partículas é eliminada, e - agora "enriquecidos" pelos poluentes - eles formam agregados maiores que podem ser removidos por meio de filtração, sedimentação, ou outros métodos.

p Os pesquisadores usaram o método para extrair ftalatos, produtos químicos desreguladores de hormônios usados ​​para amolecer plásticos, de águas residuais; BPA, outro composto sintético de desregulação endócrina amplamente utilizado em garrafas de plástico e outros bens de consumo resinosos, a partir de amostras de papel de impressão térmica; e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, compostos cancerígenos formados a partir da combustão incompleta de combustíveis, de solo contaminado.

p O processo é irreversível e os polímeros são biodegradáveis, minimizando os riscos de deixar produtos secundários tóxicos persistirem em, dizer, um corpo de agua. "Quando eles mudam para essa situação macro em que são grandes aglomerados, "Bertrand diz, "você não será capaz de trazê-los de volta ao estado nano novamente."

p A descoberta fundamental, de acordo com os pesquisadores, estava confirmando que pequenas moléculas realmente se adsorvem passivamente na superfície das nanopartículas.

p "Para o melhor de nosso conhecimento, é a primeira vez que as interações de pequenas moléculas com nanopartículas pré-formadas podem ser medidas diretamente, "eles escrevem na Nature Communications.

p Nano limpeza

p Ainda mais emocionante, eles dizem, é a ampla gama de usos potenciais, da remediação ambiental à análise médica.

p Os polímeros são sintetizados à temperatura ambiente, e não precisa ser especialmente preparado para alvejar compostos específicos; eles são amplamente aplicáveis ​​a todos os tipos de substâncias químicas e moléculas hidrofóbicas.

p "As interações que exploramos para remover os poluentes não são específicas, "Diz Brandl." Podemos remover os hormônios, BPA, e pesticidas que estão todos presentes na mesma amostra, e podemos fazer isso em uma única etapa. "

p E a alta proporção entre área de superfície e volume das nanopartículas significa que apenas uma pequena quantidade é necessária para remover uma quantidade relativamente grande de poluentes. A técnica poderia, portanto, oferecer potencial para a limpeza econômica de água e solo contaminados em uma escala mais ampla.

p "Do ponto de vista aplicado, mostramos em um sistema que a adsorção de pequenas moléculas na superfície das nanopartículas pode ser usada para extração de qualquer tipo, "Bertrand diz." Isso abre a porta para muitas outras aplicações no futuro. "

p Esta abordagem poderia ser desenvolvida ainda mais, ele especula, para substituir o uso generalizado de solventes orgânicos para tudo, desde o café descafeinado até a fabricação de diluentes. Bertrand cita o DDT, proibido para uso como pesticida nos EUA desde 1972, mas ainda amplamente utilizado em outras partes do mundo, como outro exemplo de um poluente persistente que poderia ser potencialmente remediado com o uso desses nanomateriais. "E para aplicações analíticas onde você não precisa de tanto volume para purificar ou concentrar, isso pode ser interessante, "Bertrand diz, oferecendo o exemplo de um kit de teste barato para análise de urina de pacientes médicos.

p O estudo também sugere o potencial mais amplo de adaptação de técnicas de entrega de drogas em nanoescala desenvolvidas para uso em remediação ambiental.

p "Para que possamos aplicar alguns dos altamente sofisticados, ferramentas de alta precisão desenvolvidas para a indústria farmacêutica, e agora olhe para o uso dessas tecnologias em termos mais amplos, é fenomenal, "diz Frank Gu, professor assistente de engenharia química na Universidade de Waterloo, no Canadá, e um especialista em nanoengenharia para aplicações médicas e de saúde.

p "Quando você pensa em implantação de campo, que fica bem longe, mas este artigo oferece uma oportunidade realmente emocionante para resolver um problema que está persistentemente presente, "diz Gu, que não participou da pesquisa. "Se você adotar a abordagem convencional de engenharia civil ou química para tratá-lo, ele simplesmente não vai tocar nele. É aí que está a parte mais emocionante. " p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.