Fernanda Poletto

27 posts · 18,730 views

Aprendiz de cientista e fascinada pelo nano(bio)mundo

Bala Mágica
27 posts

Sort by Latest Post, Most Popular

View by Condensed, Full

  • June 25, 2009
  • 06:30 PM
  • 1,076 views

Terapia gênica e nanotecnologia juntas no combate ao diabetes tipo 1

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Saiu esse ano na Bioconjugate Chemistry: nanotubos de carbono revestidos com PEG, um polímero hidrofílico (lembra dos Aviões Stealth do Nanobiomundo?), foram capazes de levar oligonucleotídeos antisense até linfócitos T. Lá dentro da célula, esses oligonucleotídeos antisense "nocautearam" um gene (PTPN22) que está relacionado ao desenvolvimento de diabetes tipo 1 e outras doenças autoimunes. Seria a solução tão esperada pelos portadores de diabetes?
A resposta começa nos próprios oligonucleotídeos antisense (ou anti-sentido, como já vi em alguns trabalhos em português).

Essa pequena sequência sintética de ácidos nucleicos pode bloquear a expressão de um gene específico porque é feita para se ligar de forma complementar ao RNAm (que seria a sequência sense, ou sentido) produzido por um gene específico. Quando ocorre essa ligação entre o RNAm e o oligonucleotídeo antisense, o RNAm é inativado. Se não há mais RNAm ativo para informar qual é a sequência correta de aminoácidos a ser sintetizada pelo organismo, a proteína em questão não é produzida. No caso do estudo discutido aqui, essa proteína é um inibidor da ativação de linfócitos T - uma mutação no gene PTP N22 produz um inibidor muito mais potente de linfócitos T que o normal. O crescimento e ativação reduzidos de linfócitos T em comparação ao normalmente observado são fatores que predispõem a diabetes tipo 1 e outras doenças autoimunes, como artrite reumatóide. Por isso, seria bem interessante inibir esse gene em caso de mutação. O problema é que os oligonucleotídeos antisense são muito sensíveis a certas enzimas chamadas nucleases, presentes tanto nas células quanto em meios de cultura e soro. Além disso, devido à sua carga elétrica negativa, dificilmente atravessam a membrana celular (que também tem carga elétrica negativa) - e eles precisam entrar na célula para funcionar!


É por isso que vários laboratórios desenvolveram oligonucleotídeos antisense modificados, com maior resistência às nucleases e/ou com características moleculares que aumentam sua penetração nas células. Outra estratégia (que é a usada nesse estudo) é usar nanotecnologia para inserir a sequência antisense (sem essas modificações) dentro da célula. Os autores usaram nanotubos de carbono-PEG. O PEG serve para aumentar o tempo de circulação da nanopartícula no organismo (do contrário, ela seria rapidamente eliminada). Já o nanotubo de carbono foi uma escolha estratégica. Devido ao seu comprimento ser maior que sua altura, foi possível aproveitar uma grande extensão de sua superfície para ligar mais de um oligonucleotídeo por nanotubo. O nanotubo entrou nos linfócitos T e, apenas dentro das células, liberou os oligonucleotídeos por causa da quebra de ligações chamadas dissulfeto, que prendiam quimicamente o nanotubo e os oligonucleotídeos.





(crédito: Delogu e col., Bioconjugate Chemistry 2009)




Esses resultados são muito interessantes. Mas..... será que a cura através da terapia gênica unida à nanotecnologia é concreta para os diabéticos? Eu acho que HOJE ainda não é. Esse estudo, por exemplo, foi feito em cultura de células e muitas vezes os resultados positivos in vitro não são significativos quando testados em humanos. Além disso, há um elevadíssimo custo se pensarmos na produção em massa desses nanotubos ligados aos oligonucleotídeos - muitas vezes, esse fator é o que torna inviável a comercialização de muitas estratégias terapêuticas interessantes. Outro ponto importante é o risco do uso de nanotubos de carbono em humanos. Um estudo de 2003 publicado na Nano Letters já havia mostrado por simulações de dinâmica molecular que DNA pode se inserir de forma espontânea dentro de nanotubos de carbono em meio aquoso - não vou negar que isso faz pensar a respeito de como nanotubos de carbono vazios poderiam interagir com o nosso próprio DNA.... .



(crédito: Gao e col., NanoLetters 2009)



No entanto, não sou pessimista - acho que muita coisa vai mudar nas próximas décadas. O FDA já aprovou um fármaco antisense, o fomivirsen (Vitravene®), para tratamento de citomegalovirus. Não é encapsulado em nanopartículas, mas apresenta uma modificação na sua estrutura que o torna resistente à degradação pelas nucleases. A própria nanotoxicologia é um campo em expansão. Se não é uma possibilidade concreta para os pacientes hoje (até por uma questão econômica), acho que a união da terapia gênica e da nanotecnologia tem tudo para tornar a vida das pessoas muito melhor nas próximas gerações.

OBS.: O que está em vermelho foi adicionado em 26/07/09 (23h12min) para tornar o texto mais claro.... Read more »

  • September 1, 2009
  • 10:43 AM
  • 1,065 views

Problemas de memória? Saiba como ter uma memória eterna...

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Você lembra daquele filme chamado Curso de Verão, que sempre passava na Sessão da Tarde? Não...? Então dê uma olhadinha numa das partes mais hilárias e confira se você já não passou por essa situação:
(filme youtube)
-"O que são ovos?" -"Como a gente escreve gato?" -"Eu não sei!"
Hahahaha, está bem, você nunca passou por algo assim, mas...
Que tal se existissem nanorrobôs capazes de alterar a memória das pessoas, fazendo com que elas nunca esquecessem de coisas pré-determinadas? Útil para uma prova? Perfeito para nunca mais esquecer os intermináveis aniversários que sua namorada insiste em lembrar? Assustador e forte indicativo de que o mundo vai acabar? Não, não se preocupe - estamos muuuuito longe de sequer pensar como isso poderia ser feito. Mas de certa forma, a humanidade tem usado registros de memória há alguns milênios - papiros, livros, fitas cassete, DVDs! A equipe do professor Alex Zettl da Universidade de Berkeley (USA) criou um protótipo de memória digital formada por uma nanopartícula de ferro inserida dentro de um nanotubo de carbono. Quando eletricidade é fornecida ao sistema, a nanopartícula de ferro se desloca para um lado e para o outro no interior do nanotubo - os lados são o 0 e o 1 digitais do sistema binário. "Courtesy Zettl Research Group, Lawrence Berkeley National Laboratory and University of California at Berkeley."De acordo com cálculos teóricos, esses dispositivos tem uma capacidade de armazenamento maior que 10^12 bits por polegada quadrada (o blogger não permite sobrescrito, então 10^12 quer dizer 10 seguido de 12 zeros) e uma duração infinita (um bilhão de anos pode ser considerado infinito nesse caso, não pode?)Bem, a inovação não chega a ser um chip cerebral de memória cyberpunk à la Neuromancer, mas se pensarmos que há menos de uns 10 mil anos atrás o ser humano registrava suas memórias em paredes de cavernas, e que o DVD que usamos hoje não dura mais que uma geração, é uma avanço e tanto.... Begtrup, G., Gannett, W., Yuzvinsky, T., Crespi, V., & Zettl, A. (2009). Nanoscale Reversible Mass Transport for Archival Memory Nano Letters, 9 (5), 1835-1838 DOI: 10.1021/nl803800c... Read more »

Begtrup, G., Gannett, W., Yuzvinsky, T., Crespi, V., & Zettl, A. (2009) Nanoscale Reversible Mass Transport for Archival Memory. Nano Letters, 9(5), 1835-1838. DOI: 10.1021/nl803800c  

  • July 20, 2009
  • 11:30 AM
  • 1,050 views

Nanomáquinas: ficção científica ou realidade?

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Agora que já justifiquei porque grey goo é só ficção, vou deixá-lo maluco (por pura diversão) ao afirmar que nanomáquinas existem. Sim, caro leitor, elas EXISTEM! De acordo com o nosso dicionário Aurélio (eu ainda gosto mais do Aurélio, amor antigo), máquina é um “aparelho ou instrumento próprio para comunicar movimento ou para aproveitar, por em ação ou transformar uma energia ou um agente natural”. Sacou? Embora máquinas sejam geralmente consideradas como produtos da mão humana, por que cargas d'água um sistema molecular complexo qualquer que se encaixe nessa definição não pode ser considerado uma máquina, mesmo que seja um produto da evolução natural e não da inteligência humana? ... Read more »

Paxton, W., Kistler, K., Olmeda, C., Sen, A., St. Angelo, S., Cao, Y., Mallouk, T., Lammert, P., & Crespi, V. (2004) Catalytic Nanomotors:  Autonomous Movement of Striped Nanorods. Journal of the American Chemical Society, 126(41), 13424-13431. DOI: 10.1021/ja047697z  

  • July 12, 2009
  • 01:34 PM
  • 1,044 views

Nanopartículas que emitem luz – parte III

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

É incrível como um assunto puxa o outro. Começamos discutindo um experimento de fotoquímica que vi no Museu de Ciência e Tecnologia da PUC-RS e terminamos falando em quantum dots e suas aplicações no diagnóstico de doenças. No entanto, se você é atento reparou que os estudos sobre aplicação de quantum dots na área médica tratados no último post foram feitos in vitro – ou seja, com o material biológico isolado do seu “dono”. Pois hoje trago estudos sobre a aplicação de quantum dots in vivo.

Pode não parecer, mas estudos in vivo envolvendo quantum dots são coisa rara e por isso justificam esse post à parte. Há certas controvérsias sobre o assunto que talvez expliquem essa escassez de estudos:... Read more »

Jamieson, T., Bakhshi, R., Petrova, D., Pocock, R., Imani, M., & Seifalian, A. (2007) Biological applications of quantum dots. Biomaterials, 28(31), 4717-4732. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2007.07.014  

Akerman, M. (2002) Nanocrystal targeting in vivo. Proceedings of the National Academy of Sciences, 99(20), 12617-12621. DOI: 10.1073/pnas.152463399  

Kim, S., Lim, Y., Soltesz, E., De Grand, A., Lee, J., Nakayama, A., Parker, J., Mihaljevic, T., Laurence, R., Dor, D.... (2003) Near-infrared fluorescent type II quantum dots for sentinel lymph node mapping. Nature Biotechnology, 22(1), 93-97. DOI: 10.1038/nbt920  

  • June 8, 2009
  • 07:00 AM
  • 1,026 views

O efeito das nanopartículas nas plantas

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Em homenagem ao encerramento da Semana do Meio Ambiente, esta será uma postagem sobre os efeitos tóxicos de nanopartículas insolúveis (que não se desintegram no organismo) nas plantas terrestres. Nanopartículas insolúveis incluem fulerenos (presentes em alguns cremes cosméticos vendidos em certos países), nanopartículas de óxidos metálicos (como o óxido de zinco, usado em filtros solares) e nanotubos de carbono. Justifico a escolha desse assunto por três motivos:1) plantas são importantes receptores ecológicos, e várias plantas terrestres fazem parte da nossa cadeia alimentar;2) ainda há poucos estudos sobre os efeitos positivos e negativos de nanopartículas em plantas superiores; e3) a Comissão Européia em 2007 sugeriu que a segurança das nanopartículas insolúveis deve ser avaliada a partir de uma descrição detalhada de todo o seu “ciclo de vida” no ambiente. Um estudo feito pelo grupo do Prof. Baoshan Xing - Department of Plant, Soil & Insect Sciences at the University of Massachusetts, USA - mostrou que nanopartículas de óxido de zinco inibiram a germinação das sementes e o crescimento das raízes de centeio. Zinco é um elemento essencial aos seres vivos, mas é tóxico em altas concentrações. Os motivos da toxicidade dessas nanopartículas ainda não estão muito claros - mas como demonstrado nesse estudo, a toxicidade não veio da sua degradação em zinco elementar nas plantas, mas sim da sua aderência na superfície das raízes. ... Read more »

Lin, D., & Xing, B. (2008) Root Uptake and Phytotoxicity of ZnO Nanoparticles. Environmental Science , 42(15), 5580-5585. DOI: 10.1021/es800422x  

  • August 18, 2009
  • 08:48 PM
  • 1,016 views

Nano-kit de análises clínicas

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Analistas clínicos e biomédicos de todo o mundo, temei! Logo, logo a nanotecnologia invadirá os laboratórios! Que tal um kit de reação nanométrico muito mais sensível que os kits convencionais e que faz tudo praticamente sozinho?


Pois bem, foi pensando nisso que cientistas desenvolveram um método de imunoensaio por quimioluminescência para diagnosticar câncer baseado em nanotubos de carbono de múltiplas camadas contendo enzimas em sua superfície. Ufa! Parece complicado? Imagine o nanotubo com camadas tal qual uma cebola, onde enzimas estariam ligadas na superfície de cada uma das camadas. Foi mais ou menos isso que os cientistas construíram. A enzima depositada na superfície dessas camadas é chamada peroxidase (que é capaz de quebrar peróxidos, como a água oxigenada, cuja fórmula é H2O2). Em seguida, em cima disso tudo, foram depositados anticorpos (que corresponde ao Y da figura abaixo). Eis um esquema bem ilustrativo da coisa toda...... Read more »

  • May 16, 2009
  • 01:23 PM
  • 998 views

Uma esperança para os portadores de osteoartrite

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

As articulações estão entre as primeiras partes do corpo que indicam para você que a idade do “condor” (conhecem essa?) já está chegando. Desportistas também podem apresentar desgastes nas articulações pelo seu uso intenso. Os danos às cartilagens podem levar à osteoartrite, uma doença articular degenerativa que costuma atingir pessoas com mais de 65 anos. Não se sabe ao certo quais são as causas da osteoartrite, porém suas conseqüências são altamente debilitantes: dor na junta, dificuldade de movimentos e inflamação dos tecidos próximos. Um dos tratamentos para essa doença consiste no transplante de células denominadas condrócitos, naturalmente presentes nas cartilagens. Essas células são obtidas de uma articulação sadia, cultivadas em laboratório e injetadas no local afetado. O resultado é o desenvolvimento de um novo tecido na área desgastada – porém esse novo tecido é mais fibroso que a cartilagem normal e geralmente tem uma durabilidade baixa. Em uma tentativa de realmente regenerar as cartilagens, Rocky S. Tuan (Musculoskeletal and Skin Diseases of the National Institutes of Health, USA) e colaboradores desenvolveram nanofibras feitas de um polímero biodegradável e biocompatível e células-tronco mesenquimais. Após ser introduzidas no corpo ...... Read more »

  • July 8, 2009
  • 05:21 PM
  • 998 views

Nanopartículas que emitem luz - parte II

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

No post anterior comentei sobre como funciona a fosforescência e a fluorescência e contei que nanopartículas luminescentes podem ser utilizadas para diagnosticar doenças. A questão é que eu não contei COMO elas fazem isso. Para começar, vamos dar nome aos bois. As nanopartículas luminescentes às quais me refiro são conhecidas como pontos quânticos (ou quantum dots, em inglês). Elas nada mais são que nanocristais de materiais semicondutores, tais como sulfeto de cádmio (que é um pigmento amarelo). Não é a toa que os chamamos de PONTOS – seu tamanho está na faixa de 1 a 20 nm (o que é bem menor que o vírus da influenza A, por exemplo). Nos nanocristais, mais de 70 % dos átomos estão na sua superfície, coisa que não acontece na macroescala. Esse fato muda a forma como as transições eletrônicas (ou seja, o afastamento e a reaproximação dos elétrons em relação ao núcleo dos átomos) ocorrem no semicondutor. É por isso que sulfeto de zinco em pó (que é preto) não é capaz de emitir luz, mas nanocristais de sulfeto de zinco emitem luz que é uma beleza! O mais legal é que a cor da luz emitida depende de como as transições eletrônicas ocorrem e, portanto, varia conforme o tamanho da partícula. As transições eletrônicas também dependem do tipo de semicondutor utilizado. Considerando isso tudo, fica claro que as propriedades ópticas do quantum dot podem ser alteradas conforme a necessidade mudando-se seu tamanho e o material que compõe sua superfície. É praticamente uma engenharia na nanoescala!... Read more »

  • September 13, 2009
  • 02:03 PM
  • 979 views

Como controlar a liberação de substâncias ativas usando laser

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Você descobre que tem uma doença e seu médico diz que você precisa tomar uns 5 medicamentos diferentes. Detalhe: um deles deve ser tomado a cada 8h, outro a cada 6h, outro a cada 24h, etc etc. Agora imagine que você possa combinar todos esses medicamentos em uma única pílula - essa pílula, dentro do seu corpo, liberaria cada substância ativa num determinado horário sem a necessidade de qualquer interferência sua. Seria um medicamento deveras inteligente, não? Pesquisadores do MIT (Massachusetts Institute of Technology, USA) bolaram um sistema capaz de liberar diferentes substâncias ativas em diferentes horários - ok, com a necessidade de interferência do paciente, mas mesmo assim o resultado foi muito bacana. O estudo partiu de dois princípios: 1) quando nanopartículas de ouro são expostas à radiação infravermelha, elas podem fundir, 2) nanopartículas de diferentes formatos fundem em comprimentos de onda da radiação infravermelha diferentes. Só para lembrar, o comprimento de onda de uma radiação qualquer está relacionado com o quanto ela é energética (quanto maior é o comprimento de onda, menor é a energia da radiação). Nesse estudo, fragmentos de DNA foram presos à superfície de nanopartículas de ouro cilíndricas com dois diferentes formatos ...... Read more »

Wijaya, A., Schaffer, S., Pallares, I., & Hamad-Schifferli, K. (2009) Selective Release of Multiple DNA Oligonucleotides from Gold Nanorods. ACS Nano, 3(1), 80-86. DOI: 10.1021/nn800702n  

  • June 21, 2009
  • 03:37 PM
  • 914 views

Gregos e troianos no nano(bio)mundo

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Diz a lenda que a mulher mais bela do mundo era Helena, esposa de Menelau, rei de Esparta. Quando Páris, príncipe de Tróia, foi a Esparta em missão diplomática, apaixonou-se por Helena e ambos fugiram para Tróia, enfurecendo Menelau (quem não se enfureceria no lugar dele, não é mesmo?). Para pegá-la de volta, os gregos resolveram atacar Tróia. Porem, a cidade só foi tomada graças a um artifício bolado por Ulisses, que fazia parte do exército grego: fingindo ter desistido da guerra, os gregos deixaram “para trás” um enorme cavalo de madeira, que os troianos decidiram levar para o interior de sua cidade, como símbolo de sua vitória. À noite, quando todos dormiam, os soldados gregos que se escondiam dentro da estrutura oca de madeira do cavalo saíram e abriram os portões para que todo o exército invadisse a cidade. Apanhados de surpresa, os troianos foram vencidos e a cidade incendiada. (história contada na Ilíada, de Homero)No nano(bio)mundo, também podemos ter soldados, Tróia e um cavalo oco que pode ser um presente de grego... Acha que eu agitei demais no fim-de-semana e estou escrevendo delírios aqui? Na, na, não... Provo para você! Pesquisadores nos Estados Unidos deram uma de Ulisses e usaram um cavalo de Tróia celular para liberar nanopartículas (os soldados) em tumores. ... Read more »

Choi, M., Stanton-Maxey, K., Stanley, J., Levin, C., Bardhan, R., Akin, D., Badve, S., Sturgis, J., Robinson, J., Bashir, R.... (2007) A Cellular Trojan Horse for Delivery of Therapeutic Nanoparticles into Tumors. Nano Letters, 7(12), 3759-3765. DOI: 10.1021/nl072209h  

  • May 14, 2009
  • 12:11 AM
  • 894 views

Caiu, ralou e infeccionou? Passa nanoprata que passa ……

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

O que a enzima lisozima extraída da clara de ovo e nanopartículas de prata têm em comum? Ambas podem matar micróbios. Que nanopartículas de prata são microbicidas, isso já é sabido há certo tempo. Do poder hidrolizante da lisozima então, nem se fala. Porém, os problemas ambientais envolvidos na produção e descarte das nanopartículas de prata é que são elas.... Foi aí que os pesquisadores americanos Matthew Eby e Glenn R. Johnson, da Air Force Research Laboratory at Florida's Tyndall Air Force Base tiveram uma brilhante idéia: juntar lisozima e acetato de prata em metanol, expor à luz e... voilá! ... foi desenvolvida uma técnica barata, simples e ambientalmente correta para preparar nanopartículas de prata antimicrobianas, capazes de inibir o crescimento de Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Bacillus anthracis e Candida albicans. Essas nanopartículas poderiam ser usadas em curativos, cremes e sprays antissépticos. Quem leu os últimos posts do Bala Mágica pode estar pensando: "- Ok, mas é seguro usar esse negócio?" Parece que sim – as nanopartículas mostraram-se não-tóxicas em cultura de células de mamíferos em concentrações que mataram as colônias de micróbios. ... Read more »

Eby, D., Schaeublin, N., Farrington, K., Hussain, S., & Johnson, G. (2009) Lysozyme Catalyzes the Formation of Antimicrobial Silver Nanoparticles. ACS Nano, 3(4), 984-994. DOI: 10.1021/nn900079e  

  • May 20, 2009
  • 07:00 AM
  • 892 views

O pulo-do-gato que permitiu curar câncer usando remédio para artrite

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

O trabalho ainda está no prelo, mas os resultados são tão bacanas que gostaria de dividir com vocês aqui no Bala Mágica. Não, essa não é uma ego trip. Os resultados são de uma colega de laboratório, a Andressa. O trabalho em questão junta gliomas (que são um tipo de câncer maligno do sistema nervoso central que atinge em geral adultos jovens e pode matar em poucos meses) e indometacina (uma molécula antiinflamatória indicada para artrite, presente em medicamentos como o Indocid). Essas duas coisas não tinham nada a ver uma com a outra in vivo. Até agora.... Read more »

Bernardi, A., Braganhol, E., Jäger, E., Figueiró, F., Edelweiss, M., Pohlmann, A., Guterres, S., & Battastini, A. (2009) Indomethacin-loaded nanocapsules treatment reduces in vivo glioblastoma growth in a rat glioma model. Cancer Letters, 281(1), 53-63. DOI: 10.1016/j.canlet.2009.02.018  

  • May 6, 2009
  • 07:34 PM
  • 845 views

Nanopartículas expansíveis: uma forma inteligente de liberar fármacos no organismo

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Nanopartículas poliméricas vem encontrando crescente aplicação em estudos de liberação controlada de fármacos. Pesquisadores da Boston University (USA) construíram nanopartículas poliméricas capazes de se expandir centenas de vezes em relação ao seu tamanho original como resposta a mudanças de pH do meio.
Essas nanopartículas são compostas por um polímero que apresenta grupos protetores hidrofóbicos, que impedem a entrada de água na partícula. Quando adicionada a um meio com baixo valor de pH (tal como o suco gástrico do estômago, ou mesmo uma organela celular chamada endossoma), essas nanopartículas perdem seus grupos protetores hidrofóbicos, expondo grupos de caráter hidrofílico em sua superfície. Dessa forma, a partícula ganha a capacidade de absorver água e inchar. O resultado é um afastamento das cadeias de polímero, e o fármaco no interior da partícula escapa para o meio externo.

... Read more »

  • May 26, 2009
  • 02:00 PM
  • 736 views

Melanoma: um alerta a todos (PARTE II)

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Como eu já havia contado no post anterior, o melanoma é um câncer de pele dos mais letais e seu tratamento nas fases iniciais é cirúrgico. Nos seus estágios avançados, o tratamento é limitado à quimioterapia e à radioterapia. A quimioterapia em particular tem limitações devido à sua falta de seletividade e toxicidade severa. Isso remete à uma frase dita pelo pesquisador Chun Li , do University of Texas M.D. Anderson Cancer Center:

“A vetorização ativa de nanopartículas em tumores é o santo graal da nanotecnologia terapêutica para o câncer”.

Eu concordo com ele. A vetorização ativa de nanopartículas é uma das estratégias que mais se aproxima do ideal da Bala Mágica de Paul Erlich. Nessa estratégia, a nanopartícula é decorada (é esse mesmo o termo) com anticorpos, pequenas moléculas, etc, na sua superfície. Depois de administradas no organismo, essas nanopartículas se acumulam no sítio-alvo (no caso, o tumor), liberando o fármaco apenas ali, tal como um míssil teleguiado. Imaginem o impacto disso: se o fármaco fica apenas no tumor e não se espalha por outras regiões do organismo (como a quimioterapia usual), os efeitos colaterais que o paciente sofre são grandemente diminuídos.

Chun Li e colaboradoradores construíram nanopartículas de ouro e equiparam-nas com um peptídeo na sua superfície capaz de encontrar células de melanoma. Ao encontrar a célula de melanoma, a partícula é engolida pela célula e (literalmente) cozinha o tumor quando esse é exposto à luz infravermelha (que pode ser sentida como calor). ... Read more »

  • November 8, 2009
  • 08:37 AM
  • 576 views

Para chegar ao cérebro, só com passe VIP!

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Pode não parecer à primeira vista, mas para um fármaco chegar ao cérebro, ele precisa ser especial. Está pensando que é qualquer um que pode passar pela barreira hematoencefálica?Se a última palavra embaralhou, eu explico: barreira hematoencefálica nada mais é que o conjunto de células super-ultra-mega unidas que compõem os vasos sanguíneos do cérebro. Os espaços entre essas células são tão pequenos que praticamente nada as atravessa. Você deve estar pensando: como os nutrientes que estão no sangue chegam ao cérebro, se nada passa pela barreira? Moléculas maiores, como a glicose, passam do sangue para o tecido cerebral através de mecanismos especiais sofisticados, envolvendo "transportadores" que permitem sua passagem de forma seletiva. Moral da história: a entrada de substâncias no cérebro é algo altamente controlado, e não é para qualquer molécula não!A barreira hematoencefálica é uma complicação a mais para quem desenvolve novas moléculas para o tratamento de doenças cerebrais - é preciso que o fámaco chegue no local da doença para poder agir. Se é difícil fazer uma molécula atravessar a barreira, a nanobiotecnologia pode dar a ela um passe VIP e facilitar as coisas: quando encapsulamos uma molécula em uma nanopartícula e revestimos a mesma com polissorbato 80, conseguimos fazer com que ela atravesse a barreira hematoencefálica e atinja o tecido cerebral.Quer um exemplo dessa estratégia? Pesquisadores da Índia e da Malásia encapsularam rivastigmina, um fármaco usado no combate ao Mal de Alzheimer, em nanopartículas poliméricas. Metade das nanopartículas foi revestida com 1% de polissorbato 80 e outra metade não foi. Ratos foram tratados de três maneiras diferentes: 1) com rivastigmina não-encapsulada, 2) com rivastigmina em nanopartículas poliméricas sem polissorbato 80, e 3) com rivastigmina em nanopartículas poliméricas revestidas por polissorbato 80. O resultado pode ser visto claramente no gráfico abaixo:As setas coloridas, cuja adição na figura é por minha conta, indicam a concentração de fármaco que atravessou a barreira hematoencefálica e chegou ao tecido cerebral. A seta vermelha aponta para o fármaco encapsulado em nanopartículas revestidas com polissorbato 80. Fica evidente que a concentração de fármaco no cérebro, neste caso, é muito maior que aquela proporcionada pela encapsulação em nanopartículas sem polissorbato 80 (seta verde). Por sua vez, encapsular a rivastigmina em nanopartículas sem polissorbato 80 (seta verde) dá o mesmo resultado que administrá-la da forma convencional - sem uso da nanotecnologia (seta amarela). A conclusão? Nanopartículas revestidas com polissorbato 80 fizeram com que mais fármaco chegasse ao tecido cerebral - isso é positivo, ja que mais fármaco no local de ação aumenta a eficácia do tratamento. Essa estratégia é válida não só para o Mal de Alzheimer, mas também para tumores e outras desordens cerebrais.Uma pequena observação...Como fica evidente no gráfico, a rivastigmina chegou a outros locais além do cérebro: fígado, baço, pulmões, rins. Isso demonstra que nem sempre é possível atingir o ideal, que é fazer com que o fármaco chegue apenas ao local de ação no corpo (no caso, o cérebro). Embora mais fármaco chegue ao cérebro usando a estratégia do polissorbato 80, o paciente não estará livre de potenciais efeitos adversos causados pela chegada do fármaco em outros locais que não são o alvo, tal qual já acontece em um tratamento convencional que não emprega nanotecnologia. WILSON, B., SAMANTA, M., SANTHI, K., KUMAR, K., PARAMAKRISHNAN, N., & SURESH, B. (2008). Poly(n-butylcyanoacrylate) nanoparticles coated with polysorbate 80 for the targeted delivery of rivastigmine into the brain to treat Alzheimer's disease Brain Research, 1200, 159-168 DOI: 10.1016/j.brainres.2008.01.039 Read the comments on this post...

... Read more »

  • September 8, 2009
  • 09:22 AM
  • 574 views

Híbridos de nanodispositivos e sistemas biológicos existem?

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Como já comentei aqui, nanochips cerebrais cyberpunk ainda estão muito longe de existir. Mas isso não quer dizer que esforços não tem sido feitos para tentar integrar sistemas biológicos com dispositivos construídos pelo homem na escala nanométrica. Há cerca de 1 mês atrás a Tati Nahas me enviou um link muito interessante e, enrolada que sou, ainda não tinha escrito nada a respeito. Pois bem, o link em questão é da Nature News - pesquisadores dos Estados Unidos construíram uma plataforma híbrida de nanofibras de silício mergulhadas em uma bicamada lipídica. Essa plataforma é capaz de converter sinais elétricos em sinais iônicos. ... Read more »

Misra, N., Martinez, J., Huang, S., Wang, Y., Stroeve, P., Grigoropoulos, C., & Noy, A. (2009) From the Cover: Bioelectronic silicon nanowire devices using functional membrane proteins. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(33), 13780-13784. DOI: 10.1073/pnas.0904850106  

  • December 20, 2009
  • 08:00 PM
  • 523 views

Movimentos peristálticos autônomos... de um gel polimérico!

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Não, não se trata de um episódio de seriado de ficção científica. Lembra do post anterior sobre sistemas longe do equilíbrio e como as flutuações afetam a sua evolução? Pois é, não são apenas seres vivos que podem ser evocados como exemplos de estruturas dissipativas (na verdade, muitas estruturas organizadas do universo podem ser classificadas como tal). Na década de 1950, o químico russo Boris Belousov descobriu que uma combinação de ferroína e determinados bromatos, sulfatos e ácidos numa concentração específica resultam em uma reação química oscilatória. O filme abaixo ilustra bem esse processo: observe que após o início da reação, há a formação de círculos que se expandem de forma padronizada e só desaparecem quando todo o reagente é consumido.

[filme]

Por não saber explicar esse fenômeno, Belousov teve seu trabalho rejeitado por editores de revistas científicas da época, e acabou publicando seus dados em uma revista pouco respeitada. Em 1961, o estudante de pós-graduação Anatol Zhabotinsky redescobriu essa reação, e por isso ela é atualmente chamada reação de Belousov-Zhabotinsky, ou reação BZ. Hoje, à luz de trabalhos como o de Ilya Prigogine, sabe-se que essa reação pode ser explicada como um sistema longe do equilíbrio termodinâmico e as estruturas circulares formadas na reação são exemplos de estruturas dissipativas. Cada cor corresponde a um composto formado na reação. Fica fácil ver que os círculos são formados porque os compostos são produzidos de forma cíclica (ou seja, de forma oscilatória).

Cientistas japoneses acharam uma forma muito criativa de usar a reação BZ para gerar movimento peristáltico em géis de poliacrilamida, tal qual aquele feito por organismos vivos. A poliacrilamida é um polímero que responde às mudanças de calor, inchando ou desinchando conforme a temperatura do ambiente. Pois bem, na reação BZ ocorre a liberação de calor durante a formação dos produtos. Como a reação BZ é cíclica, a liberação de calor também é cíclica. Você já adivinhou a ideia dos japoneses? Sim, eles imergiram uma solução aquosa contendo quase todos os reagentes da reação BZ num gel de poliacrilamida. Ao adicionar os reagentes que faltavam, a reação começou, gerando ondas cíclicas de calor induzidas pela reação BZ. Essas ondas de calor produziram inchamentos e desinchamentos periódicos no gel, tal qual um movimento peristáltico.

[imagem 1]

Esse movimento peristáltico possibilitou o transporte de pequenos objetos de forma controlada. Observe o cilindro na figura abaixo - ele se movimenta rolando. É como deslizar o dedo ao longo de um canudinho para empurrar para fora todo o resto de suco que há dentro dele, só que, ao invés de deslizar o dedo de forma contínua, você vai apertando o canudinho ao longo de toda a sua extensão - ao fazer isso, você está gerando movimentos peristálticos que vão empurrando o resto de suco para fora.

[imagem 2]

No futuro, essa idéia poderia ser aperfeiçoada e empregada no desenvolvimento de nanomáquinas capazes de transportar matéria de forma autônoma. Genial, não é?

Agradecimento ao Prof. Paulo Netz, pela leitura crítica desse texto
... Read more »

Maeda, S., Hara, Y., Yoshida, R., & Hashimoto, S. (2008) Peristaltic Motion of Polymer Gels. Angewandte Chemie International Edition, 47(35), 6690-6693. DOI: 10.1002/anie.200801347  

  • February 11, 2010
  • 11:53 PM
  • 495 views

Nanocoisas violando uma lei da física?

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

[continuando o post anterior...]

Imagine que você está acompanhando a trajetória de uma bola de pingue-pongue - o espaço tridimensional que corresponde ao seu campo de observação é muito semelhante ao que os físicos chamam de espaço de fase, utilizado para acompanhar a trajetória de uma partícula numa simulação de computador. Se soubermos qual é a velocidade e a posição de uma partícula em um tempo inicial qualquer e conhecermos quais equações regem o seu movimento, podemos prever as trajetórias passada e futura dessa partícula. Isso é possível porque as equações de movimento são reversíveis. No entanto, a segunda lei da termodinâmica determina que "a quantidade de entropia de qualquer sistema isolado (fora do equilíbrio) tende a aumentar até atingir um máximo (que corresponde ao seu estado de equilíbrio)" Epa! Percebeu que há algo que aparentemente não fecha nessas duas teorias? Se a entropia tende a aumentar a partir de um tempo inicial, então o desenrolar do movimento da tal partícula mencionada acima vai elevar a entropia do sistema, tanto na direção do passado quanto na direção do futuro (porque as equações de movimento são reversíveis). Se você lembra do que já foi escrito aqui a respeito da seta do tempo, deve ter captado o paradoxo.


Se formos bem criteriosos tal qual o Roberto Takata, observaremos que a definição da segunda lei poderia ser mais adequadamente descrita considerando seu aspecto probabilístico, ao afirmar que na verdade ela apenas quer dizer que "é extremamente improvável que a entropia de um sistema fechado decresça em um dado instante".

(não desanime! continue lendo, vai valer a pena! por favor?)



Ora, a grosso modo, para tempos relativamente longos e sistemas grandes, a probabilidade de redução da entropia é ridiculamente desprezível e, nessas condições, pode-se considerar sem medo de ser feliz que ela sempre aumenta até atingir um máximo. A questão toda - e esse é o ponto-chave da coisa toda - é que tal probabilidade já não é tão desprezível assim para sistemas muito pequenos em tempos muito curtos. Pasme como eu, leitor: nesses casos, a entropia pode ser CONSUMIDA ao invés de produzida (daí o termo "violação" da segunda lei)

Uma equação matemática foi proposta em 1993 por Evans e colaboradores para predizer "violações" mensuráveis e relevantes da segunda lei para sistemas numa escala pequena de tamanho durante curtos períodos de tempo. Eles a chamaram de teorema das flutuações, porque se refere às flutuações do grau de entropia de um sistema em relação a uma média. Parece difícil entender isso à primeira vista, mas é como pensar na loucura do clima: em alguns dias chove, em outros faz um sol danado (flutuações) e na média um mês pode ser chuvoso, seco, etc. O fato de que um mês qualquer foi muito chuvoso não quer dizer que em nenhum momento desse período fez um belo dia de sol. Capiche? A ideia é genial, mas o fato é que NENHUMA demonstração experimental desse teorema havia sido feita. Até agora.

And now, the conclusion.

Wang e colegas conseguiram realizar essa façanha em 2002. Ao acompanhar a trajetória de nanopartículas de látex suspensas em água, empregando uma "armadilha óptica" composta por feixes de laser, eles demonstraram experimentalmente o "consumo espontâneo" de entropia em sistemas com distância coloidal (de poucos nanômetros) em tempos da ordem de segundos. Os resultados experimentais foram muito semelhantes àqueles obtidos por simulação de computador. De acordo com os autores, os resultados obtidos podem ajudar a entender como funcionam os motores de proteínas e também as nanomáquinas que o homem eventualmente construirá.

O teorema das flutuações indica que transformar máquinas macroscópicas em máquinas microscópicas não é uma simples questão de redução de escala. Quanto menores esses dispositivos, maior é a probabilidade de que funcionem de forma "termodinamicamente reversa" àquela esperada para a escala macroscópica. Se construirmos nanomáquinas, precisamos considerar que elas estarão sujeitas a esse efeito. Da mesma forma, as nanomáquinas "biológicas" dentro das nossas células devem tirar algum proveito disso tudo. Portanto, a resposta à pergunta feita pelo Joao é que o teorema das flutuações tem sim importantes implicações para a nanotecnologia e - nas palavras dos autores - também no próprio entendimento de como funciona a vida.

Um P.S. importante: Antes que alguém mais imaginativo encha-se de esperanças ao ler esse texto, é bom deixar claro que nanomáquinas jamais poderiam ser moto-perpétuos, pois ao longo do tempo a probabilidade média de aumento da entropia é cada vez maior. É, meu amigo, não tem jeito... A segunda lei é inexorável!

Evans, D., Cohen, E., & Morriss, G. (1993). Probability of second law violations in shearing steady states Physical Review Letters, 71 (15), 2401-2404 DOI: 10.1103/PhysRevLett.71.2401

Wang, G., Sevick, E., Mittag, E., Searles, D., & Evans, D. (2002). Experimental Demonstration of Violations of the Second Law of Thermodynamics for Small Systems and Short Time Scales Physical Review Letters, 89 (5) DOI: 10.1103/PhysRevLett.89.050601



Read the comments on this post...

... Read more »

  • December 27, 2009
  • 01:56 PM
  • 477 views

Saúde !

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Semana de recesso entre o Natal e o Ano Novo é sempre assim: muita comida, muita bebida, preguiça .... Por que fugir desses temas, não é mesmo? Falemos de comida e de bebida! Tenho muita curiosidade em experimentar as culinárias grega e turca (melhor ainda se fosse in loco, não?)


Os gregos e os turcos têm o costume de oferecer mezedes, que são porções de antepastos, para acompanhar uma bebida antes das refeições. As bebidas preferidas dos gregos e dos turcos nessas ocasiões são o ouzo e o raki, respectivamente. Elas são uma espécie de aguardente com essência de anis, e podem ser degustadas puras ou adicionadas de água. No último caso, a mistura adquire uma cor esbranquiçada. É por isso que o raki é conhecido como "leite de leão" lá na Turquia (sem piadinhas infames nesse momento, hein?). Isso também ocorre com outra bebida dessa parte do mundo, o arak árabe, que é conhecido como "leite de camelo" pelos mesmos motivos.

Achei um vídeo um tanto quanto tosco de japinhas felizes preparando uma dose de raki. Observe que o camarada do vídeo mistura água (incolor) ao raki puro (incolor). Nesse momento, ocorre a formação instantânea da mistura leitosa.






Em média, essas bebidas têm de 40 a 50 % de teor alcoólico, e todas contêm essência de anis, que é um óleo essencial. Quando água é adicionada à bebida, o óleo de anis (que estava solúvel na bebida) se torna insolúvel devido ao excesso de água. No entanto, como a água e o álcool se misturam, o óleo de anis se organiza na forma de gotas extremamente pequenas. O resultado é uma mistura com aspecto leitoso, devido ao espalhamento da luz pelas gotas de óleo. O processo de formação dessa mistura foi estudado e batizado de Efeito Ouzo pelo grupo de pesquisadores liderados por Joseph Katz (Johns Hopkins University Baltimore, USA), em homenagem à bebida grega (se você ouvir falar por aí em emulsificação espontânea, saiba que é a mesma coisa).


O princípio termodinâmico que explica a formação e a estabilidade dessas emulsões está relacionado com o diagrama de fases de uma mistura complexa. O álcool, a água e o óleo de anis estarão ou não solúveis de acordo com a concentração de cada um na mistura. Se um dos componentes não estiver solúvel, a mistura pode ser instável (com separação das fases, tal como óleo de soja e vinagre misturados grosseiramente) ou estável (se o tamanho das gotas de óleo for muitíssimo pequeno). O interessante do Efeito Ouzo é que ele permite não só o preparo de uma bebida para deleite de gregos, turcos e admiradores, mas também a obtenção de nanopartículas capazes de liberar fármacos no organismo. Sim, caro leitor, esse princípio é usado em laboratório para preparar nanocápsulas poliméricas: um solvente orgânico capaz de se misturar em água (ex. álcool, acetona) contendo óleo, polímero e fármaco, é vertido em água contendo um tensoativo (uma espécie de estabilizante) e... voilá! Nanocápsulas novinhas saindo!!!

Bem, depois desse papo todo a respeito de comidas, bebidas e - ok - nanocoisas, só resta desejar uma boa e preguiçosa semana. Como diriam os turcos antes de um gole de raki:

"Şerefinize! Afiyet olsun!"

P.S.: Eu nunca testei, mas provavelmente a brincadeira dos japinhas do vídeo possa ser feita também com absinto.


Ganachaud, F., & Katz, J. (2005). Nanoparticles and Nanocapsules Created Using the Ouzo Effect: Spontaneous Emulsification as an Alternative to Ultrasonic and High-Shear Devices ChemPhysChem, 6 (2), 209-216 DOI: 10.1002/cphc.200400527

Vitale, S., & Katz, J. (2003). Liquid Droplet Dispersions Formed by Homogeneous Liquid−Liquid Nucleation: "The Ouzo Effect" Langmuir, 19 (10), 4105-4110 DOI: 10.1021/la026842o


Read the comments on this post...

... Read more »

  • April 28, 2010
  • 12:30 AM
  • 410 views

Mundo, vasto mundo

by Fernanda Poletto in Bala Mágica

Mundo mundo vasto mundo,

se eu me chamasse Raimundo
seria uma rima, não seria uma solução.
Mundo mundo vasto mundo,
mais vasto é meu coração.

(Carlos Drummond De Andrade, " Poema de sete faces")



Adoro esse trecho do "Poema de sete faces", do Drummond. Por alguma razão qualquer, tenho pensado muito nele nos últimos tempos ... Coincidência ou não, hoje deparei-me com uma leitura capaz de ultrapassar a licença poética e a abstração desses lindos versos, até (pasme) seu significado literal.


O pessoal da IBM construiu um mapa 3D da Terra tão pequeno que 1000 deles juntos caberiam num espaço equivalente a um único grão de sal de cozinha. Isso corresponde a um globo terrestre com 22 micrometros de circunferência no equador. Nessa escala, uma elevação de 8 nanometros equivale a 1000 metros de altitude. Tal mapa é composto de 500000 pixels, cada um com 20 nanometros quadrados, e foi esculpido na superfície de um polímero derivado de ftalaldeído sensível ao calor, por meio de microscopia de força atômica. Adivinhe quanto tempo levou para construi-lo? Míseros 2 min e 23 s !!!!

Obviamente, esta não foi das mais fáceis tarefas - um novo equipamento foi construído para concretizar esse projeto. Uma das grandes sacadas foi aquecer a ponta do cantilever do microscópio de forma que, por onde ele passasse, fosse gerando sulcos por causar uma despolimerização pontual na superfície do "micro-bloco de polímero". É como ter um bloco de gelo e ir modelando-o com uma ferramenta aquecida na ponta e bem fininha, para alcançar um alto nível de detalhamento. A diferença é que nessa nossa escultura de gelo imaginária, apenas mudamos o estado físico da água (não há rompimento de ligações entre os átomos de hidrogênio e oxigênio que formam a molécula de água) - já no caso do micro-globo terrestre, a "ferramenta aquecida" (entenda-se a ponta do cantilever) foi capaz de romper ligações covalentes do polímero (ou seja, rompeu as ligações que unem os átomos).

Uma curiosidade: quando os autores do trabalho mencionaram aquecimento, eles não estavam brincando - utilizou-se uma temperatura de 700 graus Celsius para modelar o mapa 3D...




(A) Topografia do globo terrestre em 3D (observe a escala!); nos detalhes (B e C), é possível ver os Alpes, o Mar Negro, as montanhas do Cáucaso e o Himalaia.

A imagem D corresponde à seção transversal indicada pela linha pontilhada branca no mapa maior (imagem A), com sua correspondência de escalas (nanometro x kilometro quanto à altura, e micrometro x kilometro, quanto à distância).


Referência:

Knoll, A., Pires, D., Coulembier, O., Dubois, P., Hedrick, J., Frommer, J., & Duerig, U. (2010). Probe-Based 3-D Nanolithography Using Self-Amplified Depolymerization Polymers Advanced Materials DOI: 10.1002/adma.200904386 Read the comments on this post...

... Read more »

Knoll, A., Pires, D., Coulembier, O., Dubois, P., Hedrick, J., Frommer, J., & Duerig, U. (2010) Probe-Based 3-D Nanolithography Using Self-Amplified Depolymerization Polymers. Advanced Materials. DOI: 10.1002/adma.200904386  

join us!

Do you write about peer-reviewed research in your blog? Use ResearchBlogging.org to make it easy for your readers — and others from around the world — to find your serious posts about academic research.

If you don't have a blog, you can still use our site to learn about fascinating developments in cutting-edge research from around the world.

Register Now

Research Blogging is powered by SMG Technology.

To learn more, visit seedmediagroup.com.