sexta-feira, 20 de julho de 2012

Nanopartículas de ouro destroem moléculas de DNA


Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/06/2012
Nanopartículas de ouro destroem moléculas de DNA
Os ligantes com carga positiva fizeram seu trabalho de levar as nanopartículas de ouro até as moléculas de DNA, mas os ligantes hidrofóbicos causaram a aglomeração das nanopartículas, rasgando a molécula de DNA.[Imagem: Yaroslava Yingling/NCSU]
Nanopartículas funcionalizadas
Uma pesquisa que não deu certo levantou possibilidades entusiasmantes de um lado, mas acendeu luzes de alerta do outro.
Os pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, descobriram que nanopartículas de ouro juntam-se para desconstruir a dupla hélice das moléculas de DNA - elas literalmente "rasgam" o DNA, destruindo a molécula.
O experimento tinha como objetivo criar pacotes de material para uso em terapias genéticas. As nanopartículas de ouro são as mais pesquisadas para todo o tipo de terapias no corpo humano, incluindo os chamados medicamentos inteligentes, porque elas são inertes.
Como de costume, as nanopartículas de ouro, com aproximadamente 1,5 nanômetro de diâmetro cada uma, receberam um revestimento com moléculas orgânicas, os chamados ligantes, que permitem que elas se dirijam para os pontos onde são necessárias.
Uma parte dessas moléculas ligantes tem carga positiva, enquanto o restante tem a propriedade da hidrofobicidade, ou seja, elas são repelidas pela água.
A seguir, as nanopartículas funcionalizadas foram mergulhadas em uma solução com moléculas de DNA.
Rasgando o DNA
As moléculas positivamente carregadas, como previsto, fizeram com que as nanopartículas aderissem às moléculas de DNA, que são sempre negativas - elas precisam fazer isso para levar a "carga genética", o material que irá alterar os genes que se deseja.
"Mas nós descobrimos que o DNA estava na verdade sendo desdobrado pelas nanopartículas de ouro," conta o Dr. Anatoli Melechko, líder da pesquisa.
O que ocorreu foi que as moléculas hidrofóbicas embaraçaram-se umas nas outras. Conforme esse embaraçamento fazia com que as nanopartículas se aglomerassem, o conjunto crescia e ia desfazendo a hélice do DNA.
Bioeletrônica
O mecanismo é promissor para alguns campos emergentes, como o origami de DNA, que permite a construção de nanoestruturas complexas.
A eletrônica baseada no DNA, que pesquisa formas de usar moléculas de DNA como molde para a criação de circuitos nanoeletrônicos, também poderá ser beneficiada.
Recentemente, pesquisadores criaram bits genéticos usando moléculas de DNA e umcomponente eletrônico com sangue humano, além de ter demonstrado que aeletrônica analógica imita reações em células vivas.
Perigo das nanopartículas
Por outro lado, as nanopartículas de ouro, por serem inertes, são as preferidas para experimentos com medicamentos inteligentes e outras formas de uso da nanotecnologia no interior do corpo humano.
Para isso, elas precisam ser funcionalizadas, recebendo revestimentos de moléculas orgânicas, como aconteceu neste experimento - embora não necessariamente com as mesmas moléculas.
Mas os resultados lançam preocupações sobre as interações das nanopartículas com as células vivas, devido a um potencial de destruição do DNA.
Em suma, o experimento que estava sendo conduzido, de terapia genética, mostrou exatamente como não se deve fazer as coisas.
"Ficou claro que precisamos ajustar os ligantes, a carga e a composição química desses materiais para garantir que a integridade estrutural do DNA seja mantida," admitiu Yaroslava Yingling, membro da equipe.
Bibliografia:

Weakly Charged Cationic Nanoparticles Induce DNA Bending and Strand Separation
Justin G. Railsback, Abhishek Singh, Ryan C. Pearce, Timothy E. McKnight, Ramón Collazo, Zlatko Sitar, Yaroslava G. Yingling, Anatoli V. Melechko
Advanced Materials
Vol.: Article first published
DOI: 10.1002/adma.201104891

sexta-feira, 6 de julho de 2012

Medicamentos são produzidos com energia solar e CO2


Química fina

Medicamentos são produzidos com energia solar e CO2As florestas de nanofios capturam os fótons da luz solar, gerando elétrons que são usados para fixar o CO2, iniciando uma série de reações em cadeia que produzem os elementos básicos de medicamentos analgésicos e anti-inflamatórios. [Imagem: Angewandte Chemie]



Cientistas da Universidade de Boston, nos Estados Unidos, fizeram uma combinação inusitada.
Usando a nanotecnologia, eles construíram um dispositivo que usa a energia solar para produzir medicamentos.
O processo é uma espécie defotossíntese artificial, que várias equipes estão tentando desenvolver para produzir hidrogênio ou eletricidade.
Mas Dunwei Wang e Kian Tan fizeram algo diferente.
Eles usaram a energia captada da luz do Sol para induzir reações químicas capazes de sintetizar os componentes básicos de dois medicamentos de largo uso, um analgésico e um anti-inflamatório.
Seletividade
Segundo os pesquisadores, a técnica possui a seletividade necessária para produzir compostos orgânicos intermediários necessários para produzir não apenas produtos farmacêuticos, mas também outras substâncias da química fina, de alto valor agregado.
"Há um benefício gigantesco na possibilidade de usar dióxido de carbono e luz para alimentar reações da química orgânica. Isso vai permitir que você elimine a etapa intermediária de uso de derivados de combustíveis fósseis, substituindo-os pela luz do Sol," disse Tan.
A demonstração inédita foi obtida pela junção de dois campos de pesquisas, o desenvolvimento de materiais e a química sintética.
Ataque ao dióxido de carbono
Durante a fotossíntese, as plantas capturam a luz do Sol e usam essa energia e o dióxido de carbono para alimentar as reações químicas das quais dependem para viver.
Os pesquisadores usaram uma malha de nanofios de silício como célula solar. Os elétrons liberados pelos átomos nos nanofios são transferidos para as moléculas orgânicas para induzir as reações químicas.
Na demonstração, os elétrons atingiam acetonas aromáticas, que se tornavam ativas, "atacando" e se ligando às moléculas de dióxido de carbono.
A seguir, depois de fixado o CO2, o sistema gera ácidos αhidroxi, que permitiram a criação dos precursores do ibuprofeno e do naproxeno.
"O esquema de reação lembra muito de perto a fotossíntese natural, e apresenta um rendimento de 98% e alta seletividade," disseram os pesquisadores.
O feito mereceu a capa da edição de Julho da renomada Angewandte Chemie.
Bibliografia:

Silicon Nanowires as Photoelectrodes for Carbon Dioxide Fixation
Rui Liu, Guangbi Yuan, Candice L. Joe, Thomas E. Lightburn, Kian L. Tan, Dunwei Wang
Angewandte Chemie International Edition
Vol.: 51, Issue 27, page 6537
DOI: 10.1002/anie.201204212