quarta-feira, 4 de fevereiro de 2009

Como funcionarão os nanorrobôs
por Emerson Soares - traduzido por StuffWork Brasil

Introdução de Como funcionam os nanorrobôs

Imagine ir ao médico para tratar de uma febre persistente. Ao invés de ministrar um comprimido ou aplicar uma injeção, o médico encaminha você para uma equipe de médicos especiais que implanta um minúsculo robô na sua corrente sanguínea. O robô detecta a causa da febre, viaja até o sistema apropriado e libera uma dose de medicamento diretamente na área infectada.

nanorobot
O robô nesta ilustração nada pelas artérias
e pelas veias usando um par de apêndices na cauda

Surpreendentemente, não estamos longe de realmente ver dispositivos como este sendo usados em procedimentos médicos. Eles são chamados de nanorrobôs e equipes de engenheiros no mundo inteiro estão trabalhando para criar robôs que serão usados para tratar vários tipos de doenças, desde hemofilia a câncer.

Nem sempre o maior é o melhor
Em 1959, Richard Feynman, engenheiro da CalTech, lançou um desafio para engenheiros do mundo todo: ele queria que alguém criasse um motor que coubesse em um cubo que medisse 1/64 de polegada de cada lado. Ele tinha esperança de que criando e construindo esse motor, engenheiros desenvolveriam novos métodos de produção que poderiam ser usados no campo emergente da nanotecnologia. Em 1960, Bill McLellan reivindicou o prêmio, após construir um motor que funcionava de acordo com as especificações. Feynman concedeu o prêmio apesar de McLellan ter construído o motor a mão, sem criar nenhuma nova metodologia de produção.

Como você pode imaginar, os desafios que os engenheiros enfrentam são desencorajadores. Um nanorrobô viável deve ser pequeno e ágil o bastante para navegar pelo sistema circulatório humano, que é uma rede de veias e artérias incrivelmente complexa. O robô também deve ter capacidade para carregar medicação em ferramentas minúsculas. Partindo-se do princípio de que o nanorrobô não é feito para ficar indefinidamente dentro do paciente, ele também deve conseguir sair do hospedeiro.

Neste artigo, aprenderemos as potenciais aplicações para os nanorrobôs, as várias maneiras como os nanorrobôs vão navegar e se mover pelos nossos corpos e as ferramentas que usarão para curar os pacientes. Também saberemos que progressos as equipes ao redor do mundo tiveram até agora e o que os teóricos prevêem para o futuro.

Na próxima seção, falaremos sobre os males e doenças que os nanorrobôs vão tratar no futuro.

terça-feira, 3 de fevereiro de 2009

As maravilhas do infinitamente pequeno

Há certas dimensões ou tamanhos que me causam vertigens. E são sempre, como é lógico, os extremos – ou oêdesmesuradamente grande ou o impensavelmente pequeno. Li agora umas referências ao que se pode fazer no segundo caso. A Nanotecnologia. É extraordinário e, para mim que de ciência sei muito pouco, parece-me que estamos a entrar no campo maravilhosos da ficção científica.
Falam-nos em
 camisolas que mudam de cor, janelas que se limpam a si próprias ou minúsculos "submarinos" percorrendo as veias para eliminar bactérias, coisas maravilhosas, que parecem possíveis «amanhã» e se algumas são quase brincadeira, o que se refere a tratamentos, diagnósticos, saúde, é de levar muito a sério. Será possível por aquilo que se lê.
É certo que lemos isto tudo de boca aberta, com a triste certeza de se viver noutra galáxia. Na galáxia onde ainda vivemos, para se efectuar um exame que vai confirmar se uma pessoa tem ou não tem um cancro, tem de se esperar 8 dias que o director do hospital assine uma autorização, com essa autorização a dita pessoa irá a oncologia, sabendo já que é possível que lá não haja as agulhas necessárias a essa confirmação, pelo que terá de esperar por outra autorização para ir a Coimbra. Não invento nada. É assim com alguém que mora em Lisboa, não é no Portugal Profundo…
Mas gosto de imaginar os benefícios da nanotecnologia.
Sabe bem sonhar.

nanotecnologia.jpg



NANOTECNOLOGIA
Foto de Cuca Jorge do miscroscópio LNLS, que analisa propriedades eletrônicas de materiais

Minúsculas partículas, grandes negócios

José Paulo Sant´Anna

A palavra nanociência leva as pessoas a pensarem em um futuro distante. Não são poucos os que a associam ao mundo dos filmes de ficção científica. A impressão não vem por acaso. Não são poucos os que a associam ao mundo dos filmes de ficção científica, no qual naves espaciais sobrevoam cidades e extraterrestres convivem com humanos em bares e restaurantes. Afinal, o nome da nova ciência sempre é acompanhado de comentários sobre o aparecimento de produtos difíceis de serem imaginados.

Mas engana-se quem pensa que estamos falando apenas sobre o futuro. Hoje há dezenas de aplicações de materiais dotados com partículas nanoestruturadas presentes em produtos dos mais variados segmentos econômicos. Entre os usuários atuais dos benefícios proporcionados pela nova ciência podemos citar as indústrias de plásticos, tintas, borrachas, eletrônica, farmacêutica, automobilística, têxtil e de cosméticos.

A revolução está apenas no início. Os principais cientistas do mundo garantem que nos próximos anos a presença de produtos com a presença de nanoparticulados crescerá de forma exponencial em itens fabricados pelos mais variados segmentos econômicos. Estima-se que dentro de uma década a comercialização de tais produtos deve atingir a casa de US$ 1 trilhão.

Esse valor não assusta quem acompanha os crescentes investimentos feitos na área de pesquisa e desenvolvimento. De acordo com dados fornecidos por Henrique Toma, professor titular do Instituto de Química da Universidade de São Paulo, e autor do livro “O mundo nanométrico: a dimensão do novo século”, levando-se em conta apenas os recursos oriundos das esferas estatais, as verbas cresceram mundialmente de US$ 400 milhões em 1997 para US$ 4 bilhões em 2004. 
Somando-se os investimentos feitos pela iniciativa privada, estima-se que esse número, em 2005, deve ficar próximo da casa dos US$ 70 bilhões. E a tendência para os próximos anos é de um salto nesses valores. Vale ressaltar que parcela considerável desses recursos está sendo empregada pelos gigantes da indústria química, principal protagonista da evolução dessa ciência.

O Brasil, embora com verbas modestas, não está fora da nova onda tecnológica. Desde 2001 quatro redes de estudo, coordenadas pelo Ministério de Ciência e Tecnologia e que envolvem 70 institutos de ensino e pesquisa, trabalham em várias frentes e já conseguiram resultados significativos. Esses estudos devem ganhar novo impulso. O governo lançou, no final de agosto, um plano de estímulo ao setor que prevê a aplicação de uma verba de R$ 71 milhões no biênio 2004/5, número que supera em larga escala o investido em anos anteriores. Além disso, várias pesquisas são patrocinadas por empresas privadas.

O que é isso? – A nanociência é o estudo e manipulação dos materiais quando reduzidos a partículas cujos tamanhos encontram-se na casa do nanômetro ou milionésimo do milímetro – número cem mil vezes menor do que o diâmetro de um fio de cabelo. Como um átomo, em média, mede de 0,2 a 0,4 nanômetro, uma outra definição pode ser dada para a ciência. Trata-se da capacidade de manipular átomos e moléculas de forma a dar aos materiais propriedades diferentes das que eles apresentam em seu estado natural.

Para que a nanociência seja melhor compreendida, Toma exemplifica de que forma diferentes estruturas moleculares podem alterar as características de uma substância. Ele cita o caso da concha do mar e do giz. “Os dois são feitos de carbonato de cálcio, mas a concha tem uma estrutura molecular diferente e é 30 mil vezes mais dura do que o giz. Se o homem conseguir manipular as moléculas de carbonato de cálcio pode obter um giz muito mais resistente do que os existentes hoje”, resume.

A idéia de manipular as estruturas atômicas e moleculares não é nova, mas no passado parecia um sonho inatingível. No final dos anos 50, Richard Feynman, vencedor do prêmio Nobel de Física de 1965, fez uma palestra onde pela primeira vez alguém do meio acadêmico mencionou essa possibilidade. Feynman disse que o homem não precisa aceitar os materiais provenientes da natureza como os únicos possíveis no universo, aventando a hipótese de adaptá-los de acordo com as necessidades dos seres humanos.

Dos anos 80 para cá, quando surgiram os primeiros microscópios eletrônicos com capacidades de ampliação impressionantes e as nanopartículas começaram a ser produzidas em laboratórios a partir de processos químicos, em especial a síntese de materiais, a profecia do cientista começou a fazer parte do mundo real. Nas últimas duas décadas o avanço nesse campo foi espantoso. Entrou em campo a nanotecnologia, a transformação dos estudos realizados em universidades e institutos científicos em práticas industriais.

Vedete – Entre as partículas nanométricas produzidas em laboratórios, o nanotubo de carbono ocupa o papel de grande vedete. Ele nada mais é do que uma folha de grafite de carbono enrolada, com diâmetro médio de um nanômetro. “Conforme essas folhas são enroladas e agrupadas, elas apresentam características excepcionais para as mais diversas aplicações”, explica Marcos Pimenta, professor titular do Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais e diretor do Instituto do Milênio, pólo de excelência de tecnologia ligado ao Ministério da Ciência e Tecnologia. O instituto reúne 64 pesquisadores especializados em nanociência.

De acordo com o professor, em termos mecânicos, eles são vinte vezes mais resistentes e seis vezes mais leves que o aço.

Além disso contam com extraordinárias propriedades físico-químicas, térmicas, estruturais, óticas e elétricas. Essas qualidades já chamaram a atenção da indústria dos mais variados segmentos, que deve adotar a curto prazo os nanotubos em algumas aplicações. Por suas características mecânicas, por exemplo, eles são vistos como ótima opção para serem utilizados em compósitos de plásticos, borrachas, cerâmicas ou tecidos muito resistentes.

Inúmeras outras possibilidades são alvos de estudos. Algumas soam em nossos ouvidos como brincadeiras, mas de uma hora para outra podem se transformar em realidade. “Há o interesse de se desenvolver pesquisas voltadas para adicionar nanotubos de carbono nas amoras que servem de alimento para o bicho da seda. A meta é aumentar de forma extraordinária a resistência dos tecidos produzidos pelos bichinhos”, conta Toma.

Pimenta fala um pouco sobre os trabalhos realizados no Brasil pelo Instituto do Milênio e por instituições de ensino e pesquisa envolvidos com o estudo dos nanotubos de carbono. “Nosso primeiro desafio é produzi-los em escala laboratorial, depois em escala industrial”, informa. Para tanto, estão sendo realizados estudos sobre vários métodos de síntese do carbono. “É muito importante conseguirmos fabricar os nanotubos no Brasil. Hoje, uma grama do nanotubo puro custa US$ 500 e, mesmo assim, é difícil obtê-lo. Tentamos importá-lo dos Estados Unidos mas eles se recusam a vender o produto a outros países, o classificam como estratégicos”, esclarece o professor.

Outra prioridade dos cientistas brasileiros ligados ao tema é analisar formas de purificação dos nanotubos. Os mais cotados são compósitos de polímeros, cerâmicas, vidros e tecidos e o desenvolvimento de dispositivos emissores de elétrons, sensores de gases e transistores.

Materiais – Além dos nanotubos de carbono, muitos outros materiais são avaliados e, em alguns casos, utilizados para aplicações distintas. No campo dos plásticos e borrachas, por exemplo, os pesquisadores voltam-se para o desenvolvimento de nanocompósitos, matérias-primas que misturam os polímeros tradicionais com nanopartículas de substâncias especialmente produzidas de acordo com as especificações desejadas pela indústria.

Entre os plásticos, algumas fórmulas com essas características já se encontram disponíveis no mercado. A Basell Poliolefins comercializa uma para confeccionar peças presentes em automóveis da General Motors. A Lanxess, subsidiária da Bayer voltada para a produção de resinas plásticas, fornece um filme voltado para o mercado de embalagens. Nos dois casos, os polímeros são enriquecidos com nanopartículas de argila modificada. Entre as borrachas, um uso já em prática há alguns meses está presente nos chamados “pneus verdes”, cuja durabilidade é muito maior do que os pneus convencionais graças à presença na matéria-prima de nanopartículas especialmente desenvolvidas.

A nanotecnologia também faz diferença quando o assunto é o desenvolvimento das chamadas cerâmicas avançadas.

Conforme a sua composição, elas contam com características que as credenciam para funções as mais diversas, tornando-se úteis para diferentes segmentos da economia.

Entre as propriedades dessas cerâmicas encontram-se, por exemplo, a elevada resistência mecânica, a possibilidade de agüentar temperaturas altíssimas e o fato de não serem atacadas pela corrosão. Tais características estão fazendo com que elas substituam metais, polímeros e outros materiais em dezenas de operações.

Cuca Jorge

Toma: Investimentos vem se multiplicado nos últimos anos

Muitas outras novidades com enorme potencial econômico devem chegar ao mercado em breve. “A partir da observação da impermeabilidade das folhas, os cientistas estão concluindo estudos de desenvolvimento de nanopartículas voltadas para o revestimento de vários materiais”, explica Toma. Dessa forma, por exemplo, não demora a chegar ao mercado vidros que repelem água e sujeira. “Em breve, os automóveis não precisarão mais de limpadores de pára-brisas”, informa o professor da USP. O mesmo princípio pode ser aplicado em tecidos, polímeros ou em aplicações bastante curiosas. “Pode ser feita uma colher onde o mel escorra sem enfrentar qualquer resistência”, diz Toma.

No setor de tintas, a nanotecnologia também promete muitas novidades. Uma das possibilidades será a de adicionar partículas que dêem maior resistência ao produto final, protegendo as superfícies pintadas de riscos ou de intempéries provocadas pelo clima, por exemplo. No campo das cores, estamos próximos de uma revolução. A adição de materiais nanoparticulados pode definir a cor do produto final sem a necessidade do uso dos pigmentos até hoje utilizados. No Japão, já está em prática a incorporação de nanopartículas de óxido de titânio na formulação de tecidos, o que evita a etapa posterior de tingimento.

Eletrônica e informática – As propriedades elétricas excepcionais de determinados materiais nanoparticulados os transformam em excelente matéria-prima para a fabricação de sensores, fios condutores, e dezenas de outros produtos do gênero. Entre eles, OLEDs (organic light emitting diodes) com espessura de folhas de papel e qualidade bastante superior ao das atuais telas de cristal líquido. “Essa técnica pode permitir o surgimento dos jornais eletrônicos, que substituirão os de papel e terão as notícias atualizadas via satélite”, profetiza Toma.

Na área de informática, as mais importantes multinacionais do setor investem milhões de dólares na pesquisa e desenvolvimento da nanotecnologia. Todos apostam que ela será fundamental para a manutenção do avanço exponencial ocorrido nos últimos anos na velocidade de processamento e na capacidade de memória dos computadores.

A doutora Barbara Jones, diretora de materiais e fenômenos magnéticos do centro de pesquisas da IBM localizado na cidade norte-americana de Almaden, esteve em São Paulo no último mês de julho para dar uma palestra por ocasião da realização do evento Nanotec2005, primeiro congresso internacional sobre o tema realizado no Brasil. Na ocasião, ressaltou que a presença de componentes com materiais nanoparticulados nos computadores não chega a ser novidade. “Alguns cabeçotes de leitura já contam com partículas de materiais com tamanhos que variam de dois a três nanômetros desde 1997”, conta.

Ela revela que essa presença deve se tornar muito mais significativa nos próximos anos. “Com o uso de elementos nanoparticulados obteremos circuitos e componentes ao mesmo tempo melhores, mais baratos e rápidos”, revela. Uma das possibilidades que estão sendo avaliadas é a substituição do silício, hoje componente obrigatório dos mecanismos presentes nos computadores, por nanotubos de carbono. “Os nanotubos apresentam uma série de vantagens, como melhores propriedades isolantes e maior transcondutância”, explica.

Barbara acredita que o investimento feito pelo setor de informática deve ser visto de forma otimista quando o assunto é a qualidade dos computadores do futuro. “Ninguém sabe ao certo para onde vamos, mas meu palpite é que será para um lugar muito interessante”, avalia. Ela acha perfeitamente possível que dentro de alguns anos os computadores tenham capacidade mil vezes maior.

Energia – O desejo de poder abastecer os veículos a partir da água não é nada novo. Mas só com o advento da nanotecnologia, esse sonho começa a se transformar em realidade. O segredo encontra-se no desenvolvimento das células a combustível, nome dado a baterias (pilhas) de funcionamento contínuo que convertem energia química em energia elétrica e térmica graças à alimentação constante de hidrogênio, elemento químico utilizado na operação como vetor energético. Vale lembrar que o hidrogênio pode ser obtido de várias formas, entre as quais ser retirado da água.

O uso comercial dessa célula era inimaginável até há pouco tempo, devido à necessária utilização de uma grande quantidade de platina em sua composição. Hoje, no entanto, já estão em testes dispositivos nos quais nanopartículas do metal nobre são colocadas sobre um suporte de negro de fumo, fator que reduziu os custos de produção do conjunto de forma drástica.

 

Muitos veículos movidos a hidrogênio já se encontram em funcionamento ao redor do mundo. E o Brasil deve lançar seu primeiro ônibus do gênero no próximo ano. O projeto, desenvolvido há alguns anos pela Empresa Metropolitana de Transportes Urbanos de São Paulo (EMTU), conta com a colaboração do Ministério de Minas e Energia e do Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD).

O avanço da nanotecnologia pode dar outra grande contribuição para a tecnologia das células a combustível. Um dos problemas da tecnologia é a atual forma de abastecimento, que exige a presença de cilindros contendo hidrogênio em elevada pressão nos veículos. Mas em vários países estão avançadas as pesquisas voltadas para a substituição de tais cilindros por recipientes que se utilizem de hidretos metálicos nanoparticulados que absorvem hidrogênio em sua forma sólida. A alternativa permitirá o armazenamento do vetor energético em recipientes muito menores e com pressões bem reduzidas, tornando o processo muito mais seguro.

A nanotecnologia também faz diferença quando o assunto é o desenvolvimento das chamadas cerâmicas avançadas.

Divulgação

Nanopartículas luminescentes são utilizadas em laboratórios para localizar tumor em cobaias

Até hoje, a transformação da energia solar em elétrica é uma solução considerada excelente do ponto de vista ambiental. Mas o custo elevado dos painéis que captam os raios solares têm impossibilitado a popularização da tecnologia. “O surgimento de células fotovoltaicas produzidas a partir de elementos nanoparticulados viabilizará economicamente a captação da energia solar. A Austrália tem conseguido muitos bons resultados com a experiência”, acrescenta Toma.

Medicina e saúde – O campo da medicina será um dos maiores beneficiados pelo desenvolvimento da nanotecnologia. De acordo com Toma, as descobertas vão atingir tanto a área de medicamentos, que devem se tornar muito mais eficientes, quanto na área de diagnóstico, onde novos métodos e aparelhos mais precisos e sofisticados serão projetados nos próximos anos.

A curto prazo, a maior vantagem para os pacientes encontra-se na maior capacidade dos princípios ativos serem absorvidos pelo organismo. “Hoje os remédios estão na escala micro e nessa dimensão, para que possam ser eficazes para combater as doenças, precisam ser aplicados em doses elevadas”, analisa Toma.

Em doses até 75% menores, os remédios nanoparticulados fazem efeito similar pois penetram com maior eficiência nos órgãos afetados. Além da grande economia, eles reduzirão de forma significativa os efeitos colaterais. O mesmo raciocínio vale para os modernos produtos cosméticos, muitos já no mercado, mais eficientes porque penetram na pele com maior facilidade.

 

Mas o grande pulo do gato, o “remédio inteligente”, deve chegar ao mercado daqui a cinco ou dez anos. Hoje os medicamentos são prescritos de forma que seu efeito seja sentido pelo paciente durante o transcorrer do tratamento.

As doses são ministradas pelos médicos a partir de avaliações sempre sujeitas a erros. “O medicamento inteligente será aplicado no paciente para que as doses sejam liberadas sempre no momento certo, quando o organismo do doente exigir”, revela o professor da USP.

A possibilidade de criar ímãs líquidos, a partir de nanopartículas de ferro, está próxima de se transformar em realidade industrial. Além de inúmeras outras aplicações, a novidade facilitará o tratamento de tumores de pele. “Eles permitirão maior eficiência e menor concentração na dosagem das radiações necessárias para a eliminação das células cancerosas”, explica Toma.

A evolução da diagnose deve proporcionar níveis de conforto às pessoas hoje pouco imagináveis. O Brasil pode se orgulhar de um feito assinado pela Universidade Federal de Pernambuco. Trata-se do desenvolvimento de um dosímetro com formato de crachá que, para prevenir o câncer de pele, mede de forma rápida e eficaz o índice de radiação de ultravioleta presente no organismo das pessoas. “O Japão tem estudos avançados para lançar cartões eletrônicos que podem ser utilizados em casa para medir os índices de açúcar e colesterol do organismo”, adianta.

A utilização de nanopartículas luminescentes fará com que a operação de localização de tumores se torne mais rápida e precisa. Um dos estudos concentra-se no desenvolvimendo de fórmulas que, ao serem ingeridas pelos pacientes, irão se concentrar na região tumoral, tornando-a identificável com maior facilidade. Algumas experiências do gênero são feitas em cobaias nos laboratórios.

De acordo com Toma, o que acontecerá com a medicina é um excelente paradigma do futuro que o desenvolvimento da nanotecnologia reserva para a humanidade. Para ele, o principal foco da química envolvida com a manipulação atômica e molecular deve ser o da melhoria da qualidade de vida.

“Até hoje a química evoluiu de forma caótica. Agora cabe aos cientistas trabalhar com inteligência, absorver os ensinamentos da natureza para desenvolver produtos que tragam o bem estar para todos”, analisa.

 

Cientistas nacionais colecionam patentes

Os cientistas brasileiros ligados à pesquisa e desenvolvimento da nanociência têm pelo menos uma boa notícia para comemorar. No final de agosto, o governo federal lançou o Programa Nacional de Nanotecnologia, que prevê um total de investimentos de R$ 71 milhões no biênio 2005/6. Apesar de pouco se comparado com outros países, os recursos serão destinados prioritariamente a projetos de jovens pesquisadores e à importação de equipamentos para laboratórios. 

Uma das ações mais amplas da Política Industrial, Tecnológica e de Comércio Exterior do governo, o projeto envolve instituições do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), 70 universidades públicas e particulares, dezenas de empresas e mais de 1000 pesquisadores qualificados, entre doutores e estudantes de pós-graduação e graduação.

O programa é uma resposta do governo a uma preocupação demonstrada pela comunidade científica e pelos principais líderes empresariais brasileiros. A grande velocidade do avanço da nanotecnologia nos países ricos vai aumentar ainda mais o fosso existente entre as condições de vida dos países ricos e pobres. Há o temor generalizado de que o país, tradicional importador de produtos químicos sofisticados, no futuro se transforme em mero comprador de produtos dotados com componentes nanoparticulados.

Cuca Jorge

Microscópio de transmissão por feixe de elétrons do LNLS

Para impedir que isso ocorra, o MCT tem aumentado ano após ano os investimentos em pesquisas em nanotecnologia. Entre 2001 e 2002, foram investidos R$ 3 milhões, valor que aumentou para R$ 11,7 milhões em 2003.

Em 2004, os repasses para as pesquisas no segmento alcançaram R$ 14,6 milhões. Mas a primeira iniciativa do gênero do governo data de 1987, ano em que o CNPq investiu US$ 10 milhões na aquisição de equipamentos relacionados ao crescimento e caracterização de semicondutores para algumas dos principais institutos de pesquisa e universidades do pais.

A partir de 2001, sob a liderança do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), os estudos antes desenvolvidos de forma isolada pelo país foram agrupados em quatro redes nacionais, que agrupam os esforços de dezenas de instituições por temas diferenciados e com a meta de formar especialistas e desenvolver aplicações industriais.

As redes são a Nanosemimati, voltada para a pesquisa de nanodispositivos semicondutores e materiais nanoestruturados; a Renami, que tem como objetivo o estudo e desenvolvimento de materiais nanoestruturados, interfaces e dispositivos de nanotecnologia molecular; a Rede de Nanobiotecnologia, dirigida para pesquisas voltadas para o setor da saúde; e a Rede Nacional de Pesquisa em Materiais Nanoestruturados, voltada para o desenvolvimento de materiais com propriedades diferenciadas. Uma nova licitação promovida pelo MCT pode ampliar o número das redes para até dez. O resultado do processo deve sair até o final de outubro.

Empresários - Os empresários também se movimentam para evitar que o Brasil perca o bonde da história. Por ocasião da realização, em São Paulo, no último mês de julho, da Nanotec 2005, primeiro congresso internacional sobre o tema realizado no Brasil, a Federação das Indústrias do Estado de São Paulo (Fiesp) e o Instituto de Estudos para o Desenvolvimento Industrial (Iedi) assinaram uma carta que prevê a cooperação entre indústria, universidades e institutos de pesquisa para o desenvolvimento da nanotecnologia no Brasil.

De acordo com os signatários da carta, é importante para a indústria brasileira perceber o quanto antes a amplitude do impacto causado pelas soluções nanotecnológicas. “Nossa indústria precisa se inserir no novo contexto antes que fique muito defasada em relação aos parques industriais dos países desenvolvidos”, declarou na ocasião Paulo Skaf, presidente da Fiesp.

Também devem ser lembradas algumas iniciativas tomadas por empresas privadas. A título de exemplo podemos citar o esforço da Braskem, que firmou convênios com a Universidade Federal do Rio Grande do Sul e com a Universidade Federal de São Carlos para em breve passar a oferecer compósitos de polímeros enriquecidos com nanopartículas de argila. Esforço semelhante realiza a Polibrasil, outra empresa do ramo de plásticos. “Os investimentos em nanotecnologia feitos pelas grandes multinacionais têm se multiplicado nos últimos anos. Se as empresas brasileiras não entrarem nesse processo agora vão se transformar em compradoras da tecnologia”, aposta Cláudio Marcondes, gerente de assistência técnica da empresa.

 

Cientistas nacionais colecionam patentes

Os cientistas brasileiros ligados à pesquisa e desenvolvimento da nanociência têm pelo menos uma boa notícia para comemorar. No final de agosto, o governo federal lançou o Programa Nacional de Nanotecnologia, que prevê um total de investimentos de R$ 71 milhões no biênio 2005/6. Apesar de pouco se comparado com outros países, os recursos serão destinados prioritariamente a projetos de jovens pesquisadores e à importação de equipamentos para laboratórios. 

Uma das ações mais amplas da Política Industrial, Tecnológica e de Comércio Exterior do governo, o projeto envolve instituições do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), 70 universidades públicas e particulares, dezenas de empresas e mais de 1000 pesquisadores qualificados, entre doutores e estudantes de pós-graduação e graduação.

O programa é uma resposta do governo a uma preocupação demonstrada pela comunidade científica e pelos principais líderes empresariais brasileiros. A grande velocidade do avanço da nanotecnologia nos países ricos vai aumentar ainda mais o fosso existente entre as condições de vida dos países ricos e pobres. Há o temor generalizado de que o país, tradicional importador de produtos químicos sofisticados, no futuro se transforme em mero comprador de produtos dotados com componentes nanoparticulados.

Cuca Jorge

Microscópio de transmissão por feixe de elétrons do LNLS

Para impedir que isso ocorra, o MCT tem aumentado ano após ano os investimentos em pesquisas em nanotecnologia. Entre 2001 e 2002, foram investidos R$ 3 milhões, valor que aumentou para R$ 11,7 milhões em 2003.

Em 2004, os repasses para as pesquisas no segmento alcançaram R$ 14,6 milhões. Mas a primeira iniciativa do gênero do governo data de 1987, ano em que o CNPq investiu US$ 10 milhões na aquisição de equipamentos relacionados ao crescimento e caracterização de semicondutores para algumas dos principais institutos de pesquisa e universidades do pais.

A partir de 2001, sob a liderança do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), os estudos antes desenvolvidos de forma isolada pelo país foram agrupados em quatro redes nacionais, que agrupam os esforços de dezenas de instituições por temas diferenciados e com a meta de formar especialistas e desenvolver aplicações industriais.

As redes são a Nanosemimati, voltada para a pesquisa de nanodispositivos semicondutores e materiais nanoestruturados; a Renami, que tem como objetivo o estudo e desenvolvimento de materiais nanoestruturados, interfaces e dispositivos de nanotecnologia molecular; a Rede de Nanobiotecnologia, dirigida para pesquisas voltadas para o setor da saúde; e a Rede Nacional de Pesquisa em Materiais Nanoestruturados, voltada para o desenvolvimento de materiais com propriedades diferenciadas. Uma nova licitação promovida pelo MCT pode ampliar o número das redes para até dez. O resultado do processo deve sair até o final de outubro.

Empresários - Os empresários também se movimentam para evitar que o Brasil perca o bonde da história. Por ocasião da realização, em São Paulo, no último mês de julho, da Nanotec 2005, primeiro congresso internacional sobre o tema realizado no Brasil, a Federação das Indústrias do Estado de São Paulo (Fiesp) e o Instituto de Estudos para o Desenvolvimento Industrial (Iedi) assinaram uma carta que prevê a cooperação entre indústria, universidades e institutos de pesquisa para o desenvolvimento da nanotecnologia no Brasil.

De acordo com os signatários da carta, é importante para a indústria brasileira perceber o quanto antes a amplitude do impacto causado pelas soluções nanotecnológicas. “Nossa indústria precisa se inserir no novo contexto antes que fique muito defasada em relação aos parques industriais dos países desenvolvidos”, declarou na ocasião Paulo Skaf, presidente da Fiesp.

Também devem ser lembradas algumas iniciativas tomadas por empresas privadas. A título de exemplo podemos citar o esforço da Braskem, que firmou convênios com a Universidade Federal do Rio Grande do Sul e com a Universidade Federal de São Carlos para em breve passar a oferecer compósitos de polímeros enriquecidos com nanopartículas de argila. Esforço semelhante realiza a Polibrasil, outra empresa do ramo de plásticos. “Os investimentos em nanotecnologia feitos pelas grandes multinacionais têm se multiplicado nos últimos anos. Se as empresas brasileiras não entrarem nesse processo agora vão se transformar em compradoras da tecnologia”, aposta Cláudio Marcondes, gerente de assistência técnica da empresa.

 

No ramo de tecidos, a Santista Têxtil assinou em julho uma parceria com a USP de São Carlos para pesquisas de aditivos nanoestruturados. A companhia prevê investimento inicial de R$ 52,5 mil no projeto, a ser desenvolvido nos próximos dois anos. Esta não foi a primeira iniciativa do gênero da empresa. Desde 2003 ela investe na ciência por meio de acordos com instituições acadêmicas nacionais e internacionais.

LNLS – O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, instituição de apoio à pesquisa ligada ao MCT, de Campinas-SP, é local da maior importância para o desenvolvimento da nanotecnologia no Brasil. Dotado com uma série de instrumentos tecnológicos de ponta, é uma referência para cientistas e estudantes de pós-graduação que precisam de estrutura para fazer experimentos voltados para compreender a influência das estruturas atômica e molecular nas características dos materiais. Atualmente, por ano, o LNLS é utilizado por cerca de 1,2 mil pesquisadores de dezenas de instituições de pesquisa nacionais e internacionais.Divulgação

Crachá desenvolvimento pela UFPe mede níveis de radiação no corpo

O laboratório vai receber cerca de R$ 12 milhões da verba do programa nacional de nanociência e nanotecnologia do governo. Até meados do próximo ano está prevista a construção de um novo prédio de microscopia, que deverá contar com dois novos aparelhos eletrônicos de última geração.

A grande atração do LNLS é uma fonte de luz síncrotron, complexo gerador de raios-X e ultravioleta, com altíssima intensidade. Construído com tecnologia totalmente nacional e em operação desde 1997, trata-se do único equipamento do gênero no Hemisfério Sul – a Austrália iniciou há dois anos a construção de um equipamento similar. Em todo o mundo, só existem 17 dessas fontes. Por meio dela, os cientistas, em estações de trabalho chamadas linhas de luz, aplicam raios-X ou ultravioleta em amostras de diversos tipos de materiais que estão estudando, visando compreender aspectos de sua estrutura, composição química, propriedades físicas, químicas, biológicas.

Mas este não é o único equipamento do LNLS que desperta o interesse dos estudiosos da nanotecnologia. O laboratório contém uma série de outros instrumentos dotados com elevado grau de tecnologia. Entre eles um microscópio de transmissão por feixe de elétrons com capacidade de resolução de 0,17 nanômetro, aparelho também inédito no Hemisfério Sul. Importado do Japão, ele tem capacidade de aumento das imagens da ordem de 1,5 milhão de vezes. Por meio dele, é possível visualizar os átomos da maioria dos materiais conhecidos.

O microscópio de transmissão funciona de forma similar à dos retroprojetores usados para projetar imagens em cursos ou palestras. “Só que, em vez de jogarmos luz sobre uma transparência onde está escrito um texto ou desenhada uma figura, é jogada uma fonte de eletróns sobre uma amostra da matéria a ser avaliada”, explica Jefferson Bettini, técnico em microscopia do LNLS. 

O processo é tão sofisticado que a preparação das amostras exige elevada tecnologia, com técnicas de ataques iônicos. “As imagens obtidas nesse microscópio são essenciais para os cientistas estudarem de maneira aprofundada o arranjo atômico de materiais com nanopartículas”, avalia.Cuca Jorge

Fonte de luz sincroton do LNLs, única em operação no Hemisfério Sul

Outros quatro microscópios do laboratório são diferenciados. Dois deles, conhecidos como de varredura, atuam a partir de feixes de elétrons que percorrem as amostras a serem avaliadas. Eles permitem identificar as partículas dos materiais e visualizar seus aspectos morfológicos. Com características semelhantes, esses dois aparelhos se diferenciam pela precisão.

O mais potente tem resolução de 1,5 nanômetro e capacidade de ampliação de imagem de até 500 mil vezes. Também merecem destaque os microscópios de tunelamento em ultra alto-vácuo, de resolução atômica para analisar as propriedades eletrônicas de materiais, e o de força atômica, com o qual se pode fazer estudos morfológicos de materiais em escalas nanométricas.

“Língua eletrônica” – Vários projetos ligados à nanotecnologia têm sido desenvolvidos pelas instituições de ensino e pesquisa brasileiras. Um dos que merecem destaque é a criação da “língua eletrônica”, nome dado a um sensor gustativo para avaliação de bebidas. O dispositivo, cujo lançamento ao mercado está previsto para o próximo ano, diferencia os padrões básicos de paladar - doce, salgado, azedo e amargo -, em concentrações abaixo do limite de detecção do ser humano e apresenta excelentes resultados na diferenciação de tipos de bebidas como vinho, café, chá e água mineral.

O desenvolvimento do dispositivo, em fase de testes, é coordenado pela Embrapa Instrumentação Agropecuária em parceria com a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Instituto de Física da USP/São Carlos e Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da USP/São Carlos. Ao todo, envolve 10 doutores e cerca de 30 alunos bolsistas de nível médio à fase de pós-doutorado.

O projeto conta também com a colaboração do professor Alan MacDiarmid, da Universidade da Pensilvânia/USA, vencedor do prêmio Nobel de Química de 2000. Em 2001, recebeu o Prêmio Governador do Estado, categoria Invento Brasileiro, concedido pelo Serviço Estadual de Assistência aos Inventores (Sedai), da Secretaria de Ciência , Tecnologia e Desenvolvimento Econômico de São Paulo.Cuca Jorge

Paterno: projeto da Embrapa é mais simples e custa menos

O desenvolvimento da “língua eletrônica” se consolidou com o empenho do doutor Antonio Riul Júnior, da Embrapa. Ele deu-se a partir de sua experiência na fabricação de filmes ultra-finos projetados com arquitetura molecular e dispositivos eletrônicos utilizando plásticos condutores nanoestruturados, reforçada durante dois anos de pós-doutorado no País de Gales.

A idéia se encaixou na linha de pesquisa iniciada há seis anos no instituto que prevê o desenvolvimento de sensores para a agroindústria baseados no uso de tais polímeros. Essa linha de pesquisa é coordenada pelo pesquisador Luiz Henrique Capparelli Mattoso, um dos maiores especialistas brasileiros no tema e ex-parceiro de trabalho do professor MacDiarmid, com o qual assinou em conjunto mais de uma dezena de matérias publicadas em revistas científicas.

Em todo o mundo existem apenas quatro grupos de pesquisa que estão desenvolvendo “línguas eletrônicas”. “Está havendo uma corrida entre os grupos para lançar o produto ao mercado”, informa João de Mendonça Naime, da Embrapa. O projeto brasileiro é o único baseado em polímeros condutores. “Nosso projeto é mais simples e apresenta menor custo. Os outros se utilizam de metais nobres e vidros sintetizados em altas temperaturas, que além de mais caros não apresentam a mesma sensibilidade’”, orgulha-se Leonardo GiordanoPaterno, pesquisador da Embrapa.

O sensor é um equipamento muito desejado pelas indústrias de bebidas, alimentos, farmacêutica e na agroindústria em geral. Ele permite com rapidez, precisão, simplicidade e a um custo baixo verificar a qualidade da água e a presença de contaminantes, pesticidas, substâncias húmicas e metais pesados.

Com seu uso é possível fazer testes contínuos na linha de produção em tempo real e em segundos. “Hoje, os testes para avaliação do paladar de bebidas são feitos por degustadores, enquanto a avaliação de água é realizada por análise química em laboratório. São procedimentos bastante demorados”, revela Paterno.

Além de seu grau de eficiência elevado, o equipamento evita a exposição de seres humanos a substâncias tóxicas ou de paladar desagradável. “E ele não apresenta o problema de perda de sensibilidade depois de longo tempo de exposição a um produto, como ocorre com o ser humano”, explica Naime.

Fotos: Cuca Jorge

A lígua ( acima) é colocada em uma cuba com líquido a ser analisado (abaixo) e os resultados aparecem em painéis digitais ( última foto)
O sensor utiliza o mesmo conceito da língua humana, conhecido como seletividade global. Esse conceito é explicado como a capacidade do ser humano, ao experimentar uma bebida, não identificar cada uma das substâncias presentes no líquido, e sim agrupar toda a informação recebida em padrões identificados pelo cérebro. Ao reconhecer o paladar de café, por exemplo, é impossível alguém reconhecer e distinguir as mais de mil moléculas presentes na bebida. Mas, para as pessoas treinadas, o sabor final permite a distinção de uma série de características do produto.

 

As línguas eletrônicas são produzidas a partir da deposição de polímeros condutores em diferentes combinações e arquiteturas supramoleculares, na forma de filmes ultra-finos, sobre uma configuração pré-determinada de eletrodos interdigitados. 

Cada eletrodo compõe uma unidade sensorial com composições químicas e propriedades elétricas específicas. Quando mergulhadas na solução a ser analisada, cada uma dessas unidades fornece um sinal elétrico característico. A soma dos sinais permite a identificação das características finais do produto.

Entre os testes feitos com o dispositivo, os dirigidos ao setor cafeeiro são os mais avançados. Com o apoio da Associação Brasileira da Indústria do Café (Abic), patrocinadora de várias avaliações, tem se medido a eficácia do equipamento para classificar a bebida de acordo com sua qualidade, região onde os grãos foram plantados e até seus produtores, além de detectar adulterações nos produtos comercializados e monitorar a consistência de paladar. Os resultados obtidos até o momento são bastante animadores. Já se conseguiu, por exemplo, diferenciar e classificar todos os cafés analisados, como blends de arábica e robusta, cafés comerciais tradicionais, superior e gourmet, solúvel e descafeinado.

As próximas fases de análise prevêem o estudo do efeito da temperatura de torra no paladar; classificação quanto aos padrões de paladar (estritamente mole, mole, dura, riado, rio, rio zona); classificação dos cafés e correlação com a sua acidez, amargor, sabor e outras características; estudo da evolução do paladar em função do tempo de estocagem; desenvolvimento de um “nariz eletrônico” para avaliação de aroma de café, em conjunto com o paladar da bebida; e verificação da presença de adulterantes e contaminantes.

Sotaque nordestino – Muitas discussões sobre nanotecnologia com o gostoso sotaque nordestino ocorrem nos corredores da Universidade Federal de Pernambuco (UFPe), que ao longo dos últimos anos transformou-se em pólo de excelência nesta ciência. De seus laboratórios, a universidade conseguiu uma façanha mundial. Ela foi a autora do primeiro experimento mundial de nanotecnologia realizado com ausência de gravidade. O teste aconteceu a bordo do foguete US 30, lançado na base de Alcântara, no Maranhão e focou de que forma a falta de gravidade afeta a produção de vidros compostos com filmes metálicos que não conduzem eletricidade, materiais que no futuro podem ser utilizados para a produção de uma nova geração de fibras óticas.

O experimento pode resultar em outro momento significativo para UFPe. É muito provável que a missão espacial russa norte-americano que contará com a participação de um astronauta brasileiro, prevista até abril de 2006, possa levar a bordo outra experiência do gênero elaborada pela instituição de ensino.

Os feitos da universidade pernambucana não param por aí. Dentro da incubadora de empresas que mantém, foi criada há quatro anos a Ponto Quântico, companhia especializada no desenvolvimento de produtos com componentes nanoparticulados. A empresa já tem no currículo seis patentes de produtos que devem ganhar o mercado em breve, além de patrocinar uma série de outros estudos. “Foi a única empresa da América Latina a participar da exposição Nanotech 2003, realizada em Tóquio”, orgulha-se Petrus Santa Cruz, professor do departamento de Química Fundamental da UFPe e diretor da Ponto Quântico.

Entre os produtos patenteados, um bastante comentado e que deve chegar ao mercado em breve é o dosímetro que mede o índice de radiação de ultravioleta presente no organismo das pessoas. Indicado para a prevenção de câncer de pele para trabalhadores que ficam longos períodos expostos ao sol, o medidor tem a aparência de um crachá. Para fazer o exame, a pessoa coloca o dedo sobre o local indicado no crachá e depois o leva para um computador dotado com interface especialmente projetada. Os dados resultantes saem na tela. “Esse dosímetro já tem uma segunda versão mais avançada”, informa Cruz.

Um produto desenvolvido pela empresa para a proteção do meio ambiente também deve chegar ao mercado nos próximos meses. Trata-se de um detetor voltado para medir a presença de metais pesados em águas potáveis. 

No ramo de tecidos, a Santista Têxtil assinou em julho uma parceria com a USP de São Carlos para pesquisas de aditivos nanoestruturados. A companhia prevê investimento inicial de R$ 52,5 mil no projeto, a ser desenvolvido nos próximos dois anos. Esta não foi a primeira iniciativa do gênero da empresa. Desde 2003 ela investe na ciência por meio de acordos com instituições acadêmicas nacionais e internacionais.

LNLS – O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, instituição de apoio à pesquisa ligada ao MCT, de Campinas-SP, é local da maior importância para o desenvolvimento da nanotecnologia no Brasil. Dotado com uma série de instrumentos tecnológicos de ponta, é uma referência para cientistas e estudantes de pós-graduação que precisam de estrutura para fazer experimentos voltados para compreender a influência das estruturas atômica e molecular nas características dos materiais. Atualmente, por ano, o LNLS é utilizado por cerca de 1,2 mil pesquisadores de dezenas de instituições de pesquisa nacionais e internacionais.Divulgação

Crachá desenvolvimento pela UFPe mede níveis de radiação no corpo

O laboratório vai receber cerca de R$ 12 milhões da verba do programa nacional de nanociência e nanotecnologia do governo. Até meados do próximo ano está prevista a construção de um novo prédio de microscopia, que deverá contar com dois novos aparelhos eletrônicos de última geração.

A grande atração do LNLS é uma fonte de luz síncrotron, complexo gerador de raios-X e ultravioleta, com altíssima intensidade. Construído com tecnologia totalmente nacional e em operação desde 1997, trata-se do único equipamento do gênero no Hemisfério Sul – a Austrália iniciou há dois anos a construção de um equipamento similar. Em todo o mundo, só existem 17 dessas fontes. Por meio dela, os cientistas, em estações de trabalho chamadas linhas de luz, aplicam raios-X ou ultravioleta em amostras de diversos tipos de materiais que estão estudando, visando compreender aspectos de sua estrutura, composição química, propriedades físicas, químicas, biológicas.

Mas este não é o único equipamento do LNLS que desperta o interesse dos estudiosos da nanotecnologia. O laboratório contém uma série de outros instrumentos dotados com elevado grau de tecnologia. Entre eles um microscópio de transmissão por feixe de elétrons com capacidade de resolução de 0,17 nanômetro, aparelho também inédito no Hemisfério Sul. Importado do Japão, ele tem capacidade de aumento das imagens da ordem de 1,5 milhão de vezes. Por meio dele, é possível visualizar os átomos da maioria dos materiais conhecidos.

O microscópio de transmissão funciona de forma similar à dos retroprojetores usados para projetar imagens em cursos ou palestras. “Só que, em vez de jogarmos luz sobre uma transparência onde está escrito um texto ou desenhada uma figura, é jogada uma fonte de eletróns sobre uma amostra da matéria a ser avaliada”, explica Jefferson Bettini, técnico em microscopia do LNLS. 

O processo é tão sofisticado que a preparação das amostras exige elevada tecnologia, com técnicas de ataques iônicos. “As imagens obtidas nesse microscópio são essenciais para os cientistas estudarem de maneira aprofundada o arranjo atômico de materiais com nanopartículas”, avalia.Cuca Jorge

Fonte de luz sincroton do LNLs, única em operação no Hemisfério Sul

Outros quatro microscópios do laboratório são diferenciados. Dois deles, conhecidos como de varredura, atuam a partir de feixes de elétrons que percorrem as amostras a serem avaliadas. Eles permitem identificar as partículas dos materiais e visualizar seus aspectos morfológicos. Com características semelhantes, esses dois aparelhos se diferenciam pela precisão.

O mais potente tem resolução de 1,5 nanômetro e capacidade de ampliação de imagem de até 500 mil vezes. Também merecem destaque os microscópios de tunelamento em ultra alto-vácuo, de resolução atômica para analisar as propriedades eletrônicas de materiais, e o de força atômica, com o qual se pode fazer estudos morfológicos de materiais em escalas nanométricas.

“Língua eletrônica” – Vários projetos ligados à nanotecnologia têm sido desenvolvidos pelas instituições de ensino e pesquisa brasileiras. Um dos que merecem destaque é a criação da “língua eletrônica”, nome dado a um sensor gustativo para avaliação de bebidas. O dispositivo, cujo lançamento ao mercado está previsto para o próximo ano, diferencia os padrões básicos de paladar - doce, salgado, azedo e amargo -, em concentrações abaixo do limite de detecção do ser humano e apresenta excelentes resultados na diferenciação de tipos de bebidas como vinho, café, chá e água mineral.

O desenvolvimento do dispositivo, em fase de testes, é coordenado pela Embrapa Instrumentação Agropecuária em parceria com a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Instituto de Física da USP/São Carlos e Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da USP/São Carlos. Ao todo, envolve 10 doutores e cerca de 30 alunos bolsistas de nível médio à fase de pós-doutorado.

O projeto conta também com a colaboração do professor Alan MacDiarmid, da Universidade da Pensilvânia/USA, vencedor do prêmio Nobel de Química de 2000. Em 2001, recebeu o Prêmio Governador do Estado, categoria Invento Brasileiro, concedido pelo Serviço Estadual de Assistência aos Inventores (Sedai), da Secretaria de Ciência , Tecnologia e Desenvolvimento Econômico de São Paulo.Cuca Jorge

Paterno: projeto da Embrapa é mais simples e custa menos

O desenvolvimento da “língua eletrônica” se consolidou com o empenho do doutor Antonio Riul Júnior, da Embrapa. Ele deu-se a partir de sua experiência na fabricação de filmes ultra-finos projetados com arquitetura molecular e dispositivos eletrônicos utilizando plásticos condutores nanoestruturados, reforçada durante dois anos de pós-doutorado no País de Gales.

A idéia se encaixou na linha de pesquisa iniciada há seis anos no instituto que prevê o desenvolvimento de sensores para a agroindústria baseados no uso de tais polímeros. Essa linha de pesquisa é coordenada pelo pesquisador Luiz Henrique Capparelli Mattoso, um dos maiores especialistas brasileiros no tema e ex-parceiro de trabalho do professor MacDiarmid, com o qual assinou em conjunto mais de uma dezena de matérias publicadas em revistas científicas.

Em todo o mundo existem apenas quatro grupos de pesquisa que estão desenvolvendo “línguas eletrônicas”. “Está havendo uma corrida entre os grupos para lançar o produto ao mercado”, informa João de Mendonça Naime, da Embrapa. O projeto brasileiro é o único baseado em polímeros condutores. “Nosso projeto é mais simples e apresenta menor custo. Os outros se utilizam de metais nobres e vidros sintetizados em altas temperaturas, que além de mais caros não apresentam a mesma sensibilidade’”, orgulha-se Leonardo GiordanoPaterno, pesquisador da Embrapa.

O sensor é um equipamento muito desejado pelas indústrias de bebidas, alimentos, farmacêutica e na agroindústria em geral. Ele permite com rapidez, precisão, simplicidade e a um custo baixo verificar a qualidade da água e a presença de contaminantes, pesticidas, substâncias húmicas e metais pesados.

Com seu uso é possível fazer testes contínuos na linha de produção em tempo real e em segundos. “Hoje, os testes para avaliação do paladar de bebidas são feitos por degustadores, enquanto a avaliação de água é realizada por análise química em laboratório. São procedimentos bastante demorados”, revela Paterno.

Além de seu grau de eficiência elevado, o equipamento evita a exposição de seres humanos a substâncias tóxicas ou de paladar desagradável. “E ele não apresenta o problema de perda de sensibilidade depois de longo tempo de exposição a um produto, como ocorre com o ser humano”, explica Naime.

Fotos: Cuca Jorge

A lígua ( acima) é colocada em uma cuba com líquido a ser analisado (abaixo) e os resultados aparecem em painéis digitais ( última foto)
O sensor utiliza o mesmo conceito da língua humana, conhecido como seletividade global. Esse conceito é explicado como a capacidade do ser humano, ao experimentar uma bebida, não identificar cada uma das substâncias presentes no líquido, e sim agrupar toda a informação recebida em padrões identificados pelo cérebro. Ao reconhecer o paladar de café, por exemplo, é impossível alguém reconhecer e distinguir as mais de mil moléculas presentes na bebida. Mas, para as pessoas treinadas, o sabor final permite a distinção de uma série de características do produto.

 

As línguas eletrônicas são produzidas a partir da deposição de polímeros condutores em diferentes combinações e arquiteturas supramoleculares, na forma de filmes ultra-finos, sobre uma configuração pré-determinada de eletrodos interdigitados. 

Cada eletrodo compõe uma unidade sensorial com composições químicas e propriedades elétricas específicas. Quando mergulhadas na solução a ser analisada, cada uma dessas unidades fornece um sinal elétrico característico. A soma dos sinais permite a identificação das características finais do produto.

Entre os testes feitos com o dispositivo, os dirigidos ao setor cafeeiro são os mais avançados. Com o apoio da Associação Brasileira da Indústria do Café (Abic), patrocinadora de várias avaliações, tem se medido a eficácia do equipamento para classificar a bebida de acordo com sua qualidade, região onde os grãos foram plantados e até seus produtores, além de detectar adulterações nos produtos comercializados e monitorar a consistência de paladar. Os resultados obtidos até o momento são bastante animadores. Já se conseguiu, por exemplo, diferenciar e classificar todos os cafés analisados, como blends de arábica e robusta, cafés comerciais tradicionais, superior e gourmet, solúvel e descafeinado.

As próximas fases de análise prevêem o estudo do efeito da temperatura de torra no paladar; classificação quanto aos padrões de paladar (estritamente mole, mole, dura, riado, rio, rio zona); classificação dos cafés e correlação com a sua acidez, amargor, sabor e outras características; estudo da evolução do paladar em função do tempo de estocagem; desenvolvimento de um “nariz eletrônico” para avaliação de aroma de café, em conjunto com o paladar da bebida; e verificação da presença de adulterantes e contaminantes.

Sotaque nordestino – Muitas discussões sobre nanotecnologia com o gostoso sotaque nordestino ocorrem nos corredores da Universidade Federal de Pernambuco (UFPe), que ao longo dos últimos anos transformou-se em pólo de excelência nesta ciência. De seus laboratórios, a universidade conseguiu uma façanha mundial. Ela foi a autora do primeiro experimento mundial de nanotecnologia realizado com ausência de gravidade. O teste aconteceu a bordo do foguete US 30, lançado na base de Alcântara, no Maranhão e focou de que forma a falta de gravidade afeta a produção de vidros compostos com filmes metálicos que não conduzem eletricidade, materiais que no futuro podem ser utilizados para a produção de uma nova geração de fibras óticas.

O experimento pode resultar em outro momento significativo para UFPe. É muito provável que a missão espacial russa norte-americano que contará com a participação de um astronauta brasileiro, prevista até abril de 2006, possa levar a bordo outra experiência do gênero elaborada pela instituição de ensino.

Os feitos da universidade pernambucana não param por aí. Dentro da incubadora de empresas que mantém, foi criada há quatro anos a Ponto Quântico, companhia especializada no desenvolvimento de produtos com componentes nanoparticulados. A empresa já tem no currículo seis patentes de produtos que devem ganhar o mercado em breve, além de patrocinar uma série de outros estudos. “Foi a única empresa da América Latina a participar da exposição Nanotech 2003, realizada em Tóquio”, orgulha-se Petrus Santa Cruz, professor do departamento de Química Fundamental da UFPe e diretor da Ponto Quântico.

Entre os produtos patenteados, um bastante comentado e que deve chegar ao mercado em breve é o dosímetro que mede o índice de radiação de ultravioleta presente no organismo das pessoas. Indicado para a prevenção de câncer de pele para trabalhadores que ficam longos períodos expostos ao sol, o medidor tem a aparência de um crachá. Para fazer o exame, a pessoa coloca o dedo sobre o local indicado no crachá e depois o leva para um computador dotado com interface especialmente projetada. Os dados resultantes saem na tela. “Esse dosímetro já tem uma segunda versão mais avançada”, informa Cruz.

Um produto desenvolvido pela empresa para a proteção do meio ambiente também deve chegar ao mercado nos próximos meses. Trata-se de um detetor voltado para medir a presença de metais pesados em águas potáveis. 


A movimentação do nanorobô

Partindo do princípio que o robô não é ligado por um fio, nem criado para flutuar de forma passiva pela corrente sanguínea, ele precisará de uma forma de propulsão para circular pelo corpo. Como ele poderá precisar nadar contra o fluxo sanguíneo, o sistema de propulsão deverá ser relativamente forte para o seu tamanho. Outro ponto importante é a segurança do paciente - o sistema deverá ser capaz de mover o nanorrobô sem causar danos ao hospedeiro.

Alguns cientistas estão se inspirando no mundo dos organismos microscópicos. Os paramécios se movem usando minúsculos membros em formato de cauda chamados cílios. Ao vibrar os cílios, o paramécio pode nadar em qualquer direção. Semelhantes aos cílios são os flagelos, estruturas caudais mais longas. Os organismos chicoteiam os flagelos para se mover.

flagelos
Designers da nanorrobótica costumam buscar nos
organismos microscópicos a inspiração para propulsão

Cientistas em Israel criaram o micro-robô, um robô de apenas alguns milímetros de comprimento, que usa pequenos membros para agarrar e rastejar pelos vasos sanguíneos. Os cientistas manipulam os braços do robô criando campos magnéticos fora do corpo do paciente. Os campos magnéticos fazem os braços do robô vibrar, empurrando-o pelos vasos sanguíneos. Os cientistas destacam que como toda a energia do nanorrobô vem de uma fonte externa, não há a necessidade de uma fonte interna. Eles esperam que o design relativamente simples facilite a construção de robôs ainda menores.

Outros dispositivos parecem ainda mais exóticos. Um deles usariacapacitores para gerar campos magnéticos que sugariam fluídos condutores por um lado de uma bomba eletromagnética e os expeliriam pelo outro lado. O nanorrobô se moveria como um avião a jato. Bombas a jato em miniatura poderiam usar até mesmo o plasma sanguíneo para empurrar o nanorrobô para a frente, mas, ao contrário da bomba eletromagnética, seriam necessárias peças que se movem.

Outra possibilidade para os nanorrobôs se moverem seria usar uma membrana vibratória. Alternadamente contraindo e relaxando uma membrana, o nanorrobô poderia gerar pequenas quantidades de impulso. Na escala nano, esse impulso poderia ser significativo o suficiente para funcionar como uma fonte viável de movimento.

Na próxima seção, falaremos sobre as ferramentas que os nanorrobôs podem carregar para cumprir suas missões médicas.