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CIÊNCIA

Exame de dengue com nanopartículas

Estudante da Universidade Federal de Minas Gerais cria um método que usa estruturas minúsculas de ouro para diagnosticar doenças. A técnica poderá ajudar também no desenvolvimento de vacinas mais eficazes

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postado em 23/07/2013 18:00 / atualizado em 23/07/2013 11:24

Marinella Castro


 (Arte/EM/D.A Press ) 


Belo Horizonte — A matéria reduzida a uma escala muito pequena pode gerar resultados de larga dimensão em áreas que vão da biomedicina à engenharia de materiais. Dimensionadas na escala bilionésima do metro, as nanoestruturas — de carbono, ouro, prata e até diamante — aumentam a resistência de materiais como o aço ou o cimento e são uma promessa para novos modelos de defensivos agrícolas. Agora, têm sido também cada vez mais utilizadas no diagnóstico e no tratamento de doenças, ganhando força como uma promessa inovadora para o controle de velhas enfermidades, como a dengue e a leishmaniose.

Buscando novos materiais para o uso na medicina e na biologia, o estudante de física da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) Anderson Caires desenvolveu um método de síntese e biofuncionalização (ligação de moléculas biológicas nas nanoestruturas). Ele usou nanopartículas e nanobastões de ouro que foram aplicados no desenvolvimento de diagnósticos ultrassensíveis para várias doenças e vacinas. Em formato cilíndrico, esses nanobastões são chamados nanorods e têm propriedades que os diferenciam dos outros nanomateriais usados na medicina. Além de propriedades ópticas diferenciadas, são mais facilmente absorvidos por tecidos e células doentes do corpo.

Essas estruturas usadas na pesquisa estão em uma escala bilhões de vezes menores que a capacidade humana de captar a realidade e se mostraram eficientes no diagnóstico precoce, inicialmente para dengue e leishmaniose, e no desenvolvimento de vacinas. Apesar de ser muito difícil imaginar uma escala de tamanho equivalente ao bilionésimo do metro, uma boa comparação é pensar que um fio de cabelo humano mede, em média, cerca de 60 mil nanômetros. “Podemos obter nanopartículas com três ou quatro nanômetros, ou seja, cerca de 20 mil vezes menores que o diâmetro de um fio de cabelo”, explica Caires.

Já os nanobastões são partículas no formato cilíndrico. “É nessa mudança de geometria que mora a magia da nanotecnologia. Nessa escala de tamanho, as propriedades químicas e físicas dos materiais mudam radicalmente. Nesse caso, apenas o fato de mudar a geometria da partícula faz com que suas propriedades e, o mais importante, suas aplicações se transformem.”

Professor do Departamento de Física do Instituto de Ciências Exatas da UFMG e orientador de Anderson Caires, Luiz Orlando Ladeira explica que, ao conseguir usar os nanobastões de ouro de forma controlada, o estudante pode aplicá-los no diagnóstico precoce da dengue e da leishmaniose. Quando as partículas de ouro entram em contato com a célula contaminada, há um efeito físico que provoca uma mudança na observação, na resposta óptica. Daí a forma precisa de diagnosticar essas duas doenças.

Segundo Caires, isso acontece porque as propriedades químicas e físicas das nanopartículas de ouro são muito sensíveis. Se a pessoa estiver contaminada por uma das enfermidades, as propriedades dos nanorods mudarão, e, por medidas muito simples, a resposta é detectada. “Nessa escala de tamanho, a sensibilidade aumenta muito. Dessa forma, podemos desenvolver kits de diagnósticos de doenças muitos mais sensíveis e eficazes. Mesmo utilizando ouro, eles serão muito mais baratos, o que torna a tecnologia inovadora. Nessa escala, a quantidade de material necessária para realizar um teste ou diagnóstico é muito pequena, justamente porque eles são bem mais sensíveis”, acrescenta o pesquisador.

Para as vacinas, o processo é diferente — são ligadas na superfície das nanoestruturas de ouro proteínas específicas, procedimento feito com uma química própria que aproveita as propriedades do ouro nessa escala de tamanho. “Ligamos ao nanorod de ouro proteínas que são muito específicas de certas doenças e ele transporta a proteína pelo corpo, tornando a vacina muito mais eficaz que as convencionais. Estamos fazendo testes in vivo dessa tecnologia”, diz Caires.

Caires: inovação na biomedicina (Ricardo Grandas/EM/D.A Press ) 
Caires: inovação na biomedicina


Segurança
Ary Corrêa Junior, membro do Fórum Brasileiro para Competitividade em Nanotecnologia e do painel TC299 – Nanotecnologias da ISO, aponta que essa é uma área multidisciplinar que impactará seguramente todos os segmentos do conhecimento. Segundo ele, inúmeras aplicações no Brasil já passaram pela prova de conceito e algumas estão em fase de desenvolvimento de produtos nas áreas de energia, materiais inovadores, eletrônica e biomedicina. Ele aponta, entretanto, que o tempo de implementação desses estudos é duvidoso devido à falta de um marco regulatório mundial, o que restringe investimentos na área.

Apesar da grande diferença de investimentos em pesquisa e desenvolvimento que existe entre o Brasil e países como os Estados Unidos, a Coreia, o Japão e nações europeias, Ary Junior destaca que, em áreas específicas da nanotecnologia, o Brasil detém know-how comparável aos estudos e testes desenvolvidos em outros países. “No âmbito acadêmico, você encontra no Brasil expoentes reconhecidos internacionalmente, como os trabalhos que usam materiais de carbono.”

Outra área que no momento é prioritária mundialmente é a nanossegurança, e o Brasil tem diversas redes de pesquisa em nanotoxicologia. Há destaque ainda para os nanofármacos. Segundo Anderson Caires, a etapa de biossensoriamento e o diagnóstico de doenças poderão ser aplicados em breve, depois que os estudos forem patenteados. “A parte de desenvolvimento de vacinas e também tratamentos do câncer leva mais tempo.”




Para saber mais

Da medicina
 à engenharia


A nanotecnologia começou a ser amplamente difundida a partir da década de 1990 com o avanço da microscopia eletrônica. Hoje, é cada vez mais aplicada em áreas como a medicina e a engenharia de materiais. Usando colágeno e nanotubos de carbono para reconstituição óssea, pesquisadores da Universidade Federal de Minas Gerais também orientados pelo professor Luiz Orlando Ladeira chegaram a um compósito, fruto da mistura dos dois elementos, que se mostrou altamente eficiente para fraturas de até oito milímetros.

“Esse foi o primeiro estudo no Brasil usando o colágeno e o nanotubo de carbono”, diz Edelma Eleto da Silva, que desenvolveu o estudo em seu doutorado. No mesmo laboratório, o engenheiro civil Peter Ludvig explica que o compósito de cimento com nanotubos de carbono deu origem a um material mais resistente à tração. O resultado inicial é de um cimento com resistência à compressão e à tração entre 10% e 30% maior que o material comum.




Reconhecimento internacional

O estudo de Anderson Caires é resultado do projeto de iniciação científica desenvolvido na graduação. Foi premiado pela publicação Elsevier – Materials Today, maior grupo de publicação científica do mundo. O universitário também foi selecionado para representar a Universidade Federal de Minas Gerais na 21ª Jornada de Jovens Pesquisadores, na Argentina, em outubro.





Três perguntas para

Ary Corrêa Junior,
membro do Fórum Brasileiro para Competitividade em Nanotecnologia


Como o senhor avalia os avanços
da nanotecnologia no Brasil?

Na área acadêmica, apesar dos recursos escassos se comparado com o aporte financeiro internacional de países como os Estados Unidos, a Coreia e o Japão, somos competitivos. No âmbito industrial, entretanto, ficamos devendo. Existe uma grande dificuldade em transformar boas ideias acadêmicas em produtos para o mercado. A indústria de cosméticos é uma exceção e tem produtos com nanotecnologia embarcada.
 
O uso de várias estruturas da nanotecnologia ainda depende
de pesquisas para demonstrar efeitos e impactos. Nesse sentido,
como os cientistas têm caminhado para acelerar a utilização desse
conhecimento?

A segurança da produção, o uso e o descarte de nanomateriais ainda são alvos de discussão. Esse é um problema universal, ainda sem um horizonte para a solução. E esse é um dos motivos para a não existência de um marco regulatório mundial para a nano. Diferentes países têm decidido por estratégias de regulação, por exemplo, o FDA (órgão americano responsável pelo controle de alimentos e medicamentos) decidiu tratar produtos nanotecnológicos caso a caso. A Comunidade Econômica Europeia é mais conservadora e parte do princípio da precaução, em que, na inexistência de dados científicos, os produtos não são liberados. O Brasil inicia agora a discussão sobre nanossegurança. A Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) reuniu-se na semana passada para discutir o assunto e o Conselho Interministerial de Nanotecnologia (que abrange 10 ministérios) está em contato com diversos programas internacionais de segurança e regulação. Ou seja, estamos em situação similar ao resto do mundo na regulação em nano.
 
Como essa vertente da ciência
poderá contribuir para melhorar a
qualidade de vida das pessoas?

Os impactos previstos são enormes e estratégicos, como a melhoria da qualidade da água; maior tempo de prateleira de alimentos; maior produtividade no campo por monitoramento da atividade agrícola; equipamentos eletrônicos mais econômicos, melhores e mais versáteis; alimentos isentos de defensivos; fármacos inteligentes e pessoais; e estocagem e geração de energia. É uma área emergente, com imensa capacidade de solução de problemas, e, na totalidade dos países desenvolvidos, considerada estratégica e prioritária.
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