Da saúde ao desenvolvimento sustentável: a nanotecnologia e o seu papel na sociedade

por | maio 27, 2020

O termo nanotecnologia, em sua definição mais simples, é utilizado para descrever a criação, exploração e manipulação de materiais com escala nanométrica. Um segundo ponto importante para iniciarmos esse assunto é a definição de nanômetro. Um nanômetro é um metro dividido por um bilhão, ou seja, 1 nanômetro é igual a 10-9 m. Talvez fique mais fácil a compreensão com alguns exemplos: a espessura de uma folha de jornal tem cerca de 100.000 nanômetros de espessura, já o DNA humano tem apenas 2,5 nanômetros de diâmetro. Sim, talvez seja algo impossível de se imaginar.

Mas para se ter uma ideia, a nanotecnologia começou a ser idealizada no dia 29 de Dezembro de 1959, no Instituto de Tecnologia da Califórnia, quando o pesquisador Richard P. Feynman deu uma palestra no encontro anual da American Physical Society apresentando seu artigo científico “There’s Plenty of Room at the Bottom”. Neste, ele apresenta uma visão tecnológica de miniaturização extrema vários anos antes da palavra “chip” ser inventada. Além disso, ele cita as dificuldades de se manipular e controlar objetos de pequena escala, discurso que extrapola as leis físicas conhecidas na época. Porém, provando que a visão futurista de Feynman estava certa, começa-se, a partir dos anos 80, várias invenções e descobertas na fabricação de nano-objetos.

Atualmente, a nanotecnologia já é um negócio de bilhões de dólares, que atrai cada dia mais, investimento em todo o planeta, devido ao seu enorme potencial de aplicação nos mais variados setores. Sabe-se que os materiais que conhecemos, trabalhados em escalas métricas, não se comportam da mesma maneira em nanoescala. Pois, gases, líquidos e sólidos trabalhados em nanoescala podem se tornar mais fortes, finos, duráveis, além de ganharem propriedades como a capacidade de condução de calor e eletricidade - ficarem mais reativos ou mudarem de cor. Por esses e outros motivos, essa tecnologia é muito utilizada em estudos da física, química, biologia, medicina e em diversos setores da indústria e da tecnologia.

Os nanomateriais, de maneira geral, são classificados como orgânicos e inorgânicos, além de serem classificados de acordo com as suas propriedades físicas e químicas. Dentre os nanomateriais orgânicos, se destaca os nanotubos de carbono (de parede simples e de parede dupla) e o fulereno (C60). Com relação aos óxidos metálicos, o TiO2 tem ampla aplicação, assim como as nanopartículas de prata e ouro. Além destes, há também os pontos quânticos (quantum dots) que vem sendo utilizados como nanomarcadores biológicos. As nanopartículas poliméricas, lipídicas e dendrímeros, são aplicadas na área bioquímica e farmacêutica.

Na área bioquímica, pesquisas utilizando nanotecnologia podem variar desde a busca e desenvolvimento de nanosensores para serem utilizados em diagnósticos rápidos e sensíveis, nanomateriais desenvolvidos para sistemas controlados de carregamento e liberação de drogas, até nanorrobôs capazes de reduzir tumores e combater o câncer. Sim, trabalhos científicos que buscam diagnósticos rápidos estão sendo desenvolvidos por microfluídica e nanotécnicas usando partículas como pontos quânticos, nanopartículas de ouro, nanopartículas magnéticas ou fulerenos. Espera-se que em alguns anos, nanodispositivos implantáveis no organismo para monitorar continuamente os níveis sanguíneos de certos indicadores biológicos já estejam disponíveis, facilitando assim o ajuste automático de liberação de drogas em quantidades apropriadas. Além disso, pesquisas na genômica e na nanotecnologia deverão resultar no desenvolvimento de sensores capazes de determinar a constituição genética com precisão, possibilitando o  conhecimento da predisposição genética a doenças, tudo isso com o uso de nanoporos capazes de medir o tamanho de moléculas de DNA.

Pesquisas na área farmacológica, de vacinas, proteínas recombinantes e oligonucleotídeos buscam desenvolver nanopartículas e sistemas coloidais que melhorem sua cinética, biodistribuição ou liberação. Atualmente, os lipossomas são os únicos nanossistemas utilizados para administração endovenosa de fármacos e a sua utilização foi proposta pela primeira vez em 1971. Os fármacos hidrossolúveis ficam encapsulados no interior da cavidade lipossomal enquanto que os fármacos lipossolúveis são incorporados na bicamada lipídica. Essa bicamada, por sua vez, pode se fundir com outras bicamadas lipídicas como as de células, liberando o conteúdo dos lipossomas. Porém, pesquisas utilizando nanopartículas poliméricas vêm sendo desenvolvidas e prometem resultados promissores, pois além do menor custo dos polímeros em relação aos fosfolipídeos utilizados em lipossomas, elas possuem maior estabilidade e durabilidade, facilitando aestocagem e aumentando assim o tempo de prateleira de determinado medicamento.

A utilização de nanopartículas em pesquisas para o tratamento do câncer é promissora por possibilitar a funcionalização dessas partículas para um melhor direcionamento ao tecido-alvo, prevenindo efeitos colaterais. Ou seja, anticorpos que se ligariam exclusivamente a células cancerígenas podem ser acoplados à superfície das nanopartículas para serem injetadas pela via endovenosa no paciente. Além dessa funcionalização, há também a possibilidade de inclusão de substâncias magnéticas nessas nanopartículas e através da aplicação externa de um campo magnético, ela pode ser direcionada exclusivamente para o local específico de liberação do fármaco, por exemplo, como um tumor.

São inúmeras as pesquisas desenvolvidas com a utilização da nanotecnologia e esses são apenas alguns exemplos da ampla aplicabilidade bioquímica e científica que essa ciência possui. O aumento exponencial nos últimos anos no depósito de patentes de novos materiais biocompatíveis e de novos processos de preparação e funcionalização de nanopartículas para diagnóstico ou tratamento de doenças reflete sua enorme potencialidade. Mesmo com a necessidade de aprovação clínica dos materiais implantados ou injetados através de testes que comprovem sua biossegurança, hoje já existem vários medicamentos nanoestruturados no mercado, particularmente utilizando ciclodextrinas e lipossomas.

A nanotecnologia hoje desempenha seu papel na sociedade desde a saúde até o desenvolvimento sustentável. Apesar de inúmeras pesquisas ainda estarem em fase de desenvolvimento, a nanotecnologia já está presente no nosso dia a dia. Talvez você não saiba, mas ela já é também utilizada na indústria alimentícia para melhorar o sabor dos alimentos e torná-los menos perecíveis, além da sua utilização em embalagens inteligentes, que preservam o sabor original de determinada bebida. O seu papel no desenvolvimento sustentável inclui desde a descontaminação de um ambiente inóspito até o seu uso na indústria petrolífera, no refinamento do petróleo e na indústria automotiva, nos catalisadores automotivos, reduzindo a quantidade de poluentes lançada na atmosfera. Pesquisas na área da bioquímica ambiental que trabalham a nanotecnologia no desenvolvimento sustentável vêm crescendo bastante.

Por ser uma tecnologia relativamente recente, quando se é falado sobre nanotecnologia tem-se a ideia de que é algo futurístico e bem distante de nós. Mas a nanotecnologia já deixou de ser restrita aos laboratórios e vem ganhando cada vez mais aplicações práticas em nosso dia a dia. “O futuro será nano”, diz os cientistas. De fato, no futuro, a nanotecnologia nos permitirá diagnosticar doenças com muito mais precisão e  rapidez, tratar e até mesmo curar doenças que atualmente não tem cura e desenvolver dispositivos que facilitarão a ciência e a vida, mas é inegável que a nanotecnologia já nos traz inúmeras possibilidades e está mudando nossas vidas, mesmo que surpreendentemente isso esteja acontecendo sem que muitos de nós saibamos. Encerro o texto com algo intrigante: cá entre nós, o presente já é nano.

Sumário: dendrímeros são polímeros globulares altamente ramificados, com cerca de 1-10 nm. Polímeros sintéticos que têm alto grau de uniformidade molecular, e uma alta previsão de peso molecular e tamanho.  A previsibilidade de seu tamanho e número de grupos funcionais,  conferem a ele, maior segurança quanto à quantidade de fármaco ou DNA complexado.

Referências bibliográficas:

http://www.ufjf.br/engenhariadeproducao/files/2014/09/2006_1_Ricardo.pdf

https://digital.fispaltecnologia.com.br/inova-o/benef-cios-da-nanotecnologia-para-ind-stria-dealimentos-no-brasil

http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?pid=S0009-67252008000200024&script=sci_arttext

Autor: Gabrielle Oliveira Castro, graduanda de Bioquímica na Universidade Federal de São João del-Rei.

e-mail: ogabrielle59@gmail.com

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O movimento Bioquímica Brasil foi fundado em 2014 por egressos e estudantes dos cursos de Bioquímica.

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