p O tópico de pesquisa de Tomi Laurila tem muitos nomes peculiares. p "Nanodiamond, nanohorn, nano cebola ..., "lista o professor da Aalto University, recontando as muitas nano-formas do carbono. Laurila está usando essas formas para construir novos materiais:sensores minúsculos, apenas algumas centenas de nanômetros de diâmetro, que podem realizar grandes coisas devido às suas características especiais.

p Para um, os sensores podem ser usados ​​para melhorar o tratamento de condições neurológicas. É por isso que Laurila, O professor Tomi Taira da Universidade de Helsinque e especialistas do HUS (Hospital District of Helsinki and Uusimaa) estão procurando maneiras de usar os sensores para fazer medições eletroquímicas de biomoléculas. As biomoléculas são, e. neurotransmissores como o glutamato, dopamina e opioides, que são usados ​​pelas células nervosas para se comunicarem entre si.

p "A maioria dos medicamentos destinados ao tratamento de doenças neurológicas altera a comunicação entre as células nervosas que se baseia em neurotransmissores. Se tivéssemos informações individuais e em tempo real sobre o funcionamento do sistema neurotransmissor, tornaria muito mais fácil, por exemplo, planejar tratamentos precisos, "explica Taira.

p Devido ao seu pequeno tamanho, sensores de carbono podem ser levados diretamente ao lado de uma célula nervosa, onde os sensores irão relatar que tipo de neurotransmissor a célula está emitindo e que tipo de reação está induzindo em outras células.

p "Na prática, estamos medindo os elétrons que se movem nas reações de oxidação e redução, “Laurila explica o princípio de funcionamento dos sensores.

p “A vantagem dos sensores desenvolvidos por Tomi e os outros é a velocidade e o pequeno tamanho. As sondas usadas nos métodos de medição atuais podem ser comparadas a registros em escala celular - é impossível usá-los e ter uma ideia da dinâmica do cérebro, "resume Taira.

p Sistema de feedback e traços de memória

p Para os sensores, a jornada dos testes in vitro conduzidos em placas de vidro e tubos de ensaio aos testes in vivo e uso clínico é longa. Contudo, os pesquisadores estão altamente motivados.

p "Cerca de 165 milhões de pessoas sofrem de várias doenças neurológicas só na Europa. E porque são muito caras para tratar, doenças neurológicas representam até 80 por cento dos custos de saúde, "conta Taira.

p Tomi Laurila acredita que os sensores de carbono terão aplicações em áreas como a optogenética. A optogenética é um método recentemente desenvolvido em que uma molécula sensível à luz é introduzida em uma célula nervosa para que a operação elétrica da célula possa ser ligada ou desligada estimulando-a com luz. Alguns anos atrás, um grupo de cientistas provou na revista científica Natureza que conseguiram usar a optogenética para ativar um traço de memória que havia sido criado anteriormente devido ao aprendizado. Usando a mesma técnica, pesquisadores foram capazes de demonstrar que, com um certo tipo de Alzheimer, o problema não é que não haja rastros de memória sendo criados, mas que o cérebro não consegue ler os vestígios.

p "Então os traços existem, e eles podem ser ativados com estímulos de luz, "explica Taira, mas ressalta que uma aplicação clínica ainda não é uma realidade. No entanto, aplicações clínicas para outras condições podem estar mais perto. Um exemplo é a doença de Parkinson. Na doença de Parkinson, a quantidade de dopamina começa a diminuir nas células de uma seção específica do cérebro, que causa os sintomas típicos, como tremores, rigidez e lentidão de movimento. Com os sensores, o nível de dopamina pode ser monitorado em tempo real.

p "Uma espécie de sistema de feedback poderia ser conectado a ele, para que reagisse dando um estímulo elétrico ou óptico às células, que por sua vez liberaria mais dopamina, "imagina Taira.

p “Outra aplicação que teria uso clínico imediato é o monitoramento de pacientes inconscientes e em coma. Com esses pacientes, o nível de glutamato flutua muito, e muito glutamato danifica as células nervosas - o monitoramento online, portanto, melhoraria seu tratamento significativamente.

p Átomo por átomo

p A fabricação de sensores de carbono definitivamente não é um processo de produção em massa; é um trabalho manual lento e meticuloso.

p "Nesta fase, os sensores estão praticamente sendo construídos átomo por átomo, "resume Tomi Laurila.

p "Felizmente, temos muitos especialistas em materiais de carbono próprios. Por exemplo, os nanobuds do professor Esko Kauppinen e os filmes de carbono do professor Jari Koskinen ajudam na fabricação dos sensores. Os materiais à base de carbono são principalmente muito compatíveis com o corpo humano, mas ainda há poucas informações sobre eles. That's why a big part of the work is to go through the electrochemical characterisation that has been done on different forms of carbon."

p The sensors are being developed and tested by experts from various fields, such as chemistry, Ciência de materiais, modelling, medicine and imaging. Twenty or so articles have been published on the basic properties of the materials. Agora, the challenge is to build them into geometries that are functional in a physiological environment. And taking measurements is not simple, qualquer.

p "Brain tissue is delicate and doesn't appreciate having objects being inserted in it. But if this were easy, someone would've already done it, " conclude the two.