p Nanomáquinas podem assumir uma variedade de tarefas no futuro. Algum dia, eles poderão realizar trabalhos de precisão médica no corpo humano ou ajudar a analisar patógenos e poluentes em laboratórios móveis. Cientistas do Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes, em Stuttgart, apresentaram agora um possível componente que poderia ser usado para mover e controlar especificamente essa máquina. Eles desenvolveram um sistema nanoplasmônico na forma de uma tesoura que podem ser abertos com luz ultravioleta. Assim que eles irradiam a nanoestrutura com luz visível em vez de UV, ele fecha novamente. Os pesquisadores podem observar as mudanças estruturais com o auxílio de partículas de ouro que excitam com a luz. p Células animais e vegetais, assim como as bactérias armazenam as informações sobre sua estrutura completa e todos os processos vitais em seu DNA. Em nanotecnologia, não é a capacidade do DNA de transportar a composição genética que os cientistas usam, mas sua estrutura elástica. Isso permite que eles construam componentes de pequenas máquinas, como motores e outras ferramentas.

p Para poder projetar nanomáquinas completas, Contudo, os cientistas devem projetar e desenvolver subunidades possíveis de uma máquina, passo a passo. Pesquisadores do Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes, juntamente com colegas do Japão e dos Estados Unidos, desenvolveram agora uma estrutura feita de DNA que pode servir como componentes móveis de um nano motor ou caixa de engrenagens nano. Como as duas lâminas de uma tesoura, eles têm dois feixes de DNA conectados por um tipo de dobradiça. Cada feixe tem apenas 80 nanômetros de comprimento e cada um consiste em 14 fitas de DNA enroladas paralelas umas às outras. Inicialmente, o movimento da nanoestrutura em forma de tesoura é bloqueado por um tipo de cadeado químico feito de azobenzenos, que pode ser aberto por luz ultravioleta.

p O cadeado químico é aberto por luz

p Cada um dos componentes do azobenzeno está conectado com um fio de DNA que se projeta de cada feixe. Na luz visível, os resíduos de azobenzeno assumem uma estrutura que permite que as fitas salientes de DNA dos dois feixes se liguem - os dois feixes ficam muito próximos um do outro. Contudo, assim que os pesquisadores excitarem o complexo DNA-azobenzeno com luz ultravioleta, o azobenzeno muda sua estrutura. Isso faz com que as duas pontas soltas do DNA se separem e a dobradiça se abra em apenas alguns minutos. A luz, portanto, atua, num sentido, como um lubrificante para o movimento. Assim que a luz ultravioleta for desligada, o azobenzeno muda sua estrutura novamente, e as duas extremidades do DNA se ligam mais uma vez:o nanossistema se fecha. “Quando queremos desenvolver uma máquina, tem que funcionar não apenas em uma direção, tem que ser reversível, "diz Laura Na Liu, que lidera um Grupo de Pesquisa no Instituto Max Planck em Stuttgart. Os feixes de DNA aqui não se movem porque a luz muda ou porque o azobenzeno muda sua estrutura, mas apenas por causa do movimento molecular browniano.

p Os pesquisadores podem observar ao vivo como a nanoestrutura se abre e fecha. Para este fim, eles ligaram a nanotecnologia de DNA com os chamados nanoplasmonics:um campo de pesquisa que lida com as oscilações de elétrons - os chamados plasmons - em uma superfície de metal. Os plasmons podem surgir quando a luz incide sobre uma partícula de metal, e deixar para trás uma assinatura característica em luz adequada.

p Minúsculas barras de ouro fornecem informações sobre o estado de abertura

p O Grupo de Pesquisa liderado por Laura Na Liu gerou esses plasmons em duas minúsculas barras de ouro, cada um sentado em um dos dois feixes de DNA. Usando a analogia da tesoura, cada uma dessas duas partículas de ouro fica no lado externo de uma lâmina de tesoura e se cruzam como os feixes de DNA na dobradiça da tesoura. A excitação da luz faz com que não apenas o cadeado molecular que fixa os dois feixes de DNA se abra, plasmons nas partículas de ouro também começam a oscilar. Quando a estrutura em forma de tesoura abre, o ângulo entre as duas barras de ouro também muda, que tem um efeito sobre os plasmons. Os pesquisadores podem observar essas mudanças espectroscopicamente irradiando o nanossistema com luz com propriedades adequadas e medindo como ela muda. Eles podem até determinar o ângulo entre os feixes de DNA.

p “Conseguimos, pela primeira vez, controlar um sistema nanoplasmônico com luz. E essa foi justamente a nossa motivação, "diz Laura Na Liu. A pesquisadora e seus colegas já haviam trabalhado em nanosistemas que podem ser controlados quimicamente. No entanto, os controles químicos não são tão limpos e deixam resíduos no sistema.

p Laura Na Liu já tem uma aplicação em mente para o design da tesoura controlada por luz. O sistema pode servir como ferramenta para controlar o arranjo das nanopartículas. "Como o ângulo entre os dois feixes de DNA pode ser controlado, oferece a possibilidade de alterar a posição relativa das nanopartículas no espaço, "diz Laura Na Liu. Além disso, os cientistas consideram o trabalho atual um passo em direção a uma nanomáquina. O sistema nanoplasmônico poderia fazer parte dessa máquina.