Nanotecnologia: ela está no meio de nós
Você talvez não saiba, mas centenas de produtos que usam propriedades ligadas ao mundo do “mundo pequeno” já circulam por aí. E isso é só o começo
Por: SALVADOR NOGUEIRA
Se você é daqueles que temem os perigos envolvidos com o que se convencionou chamar de nanotecnologia, é bom se preocupar mesmo, porque ela veio para ficar. E não é uma questão de futuro. Produtos nanotecnológicos já estão proliferando ao nosso redor, e cerca de 450 deles já estão disponíveis comercialmente, segundo as estimativas dos especialistas no setor.
Nanopartículas: a produção de materiais átomo por átomo, que já é uma realidade, enche de esperança e idéias pesquisadores da indústria, do comércio e, principalmente, da medicina
A boa notícia é que ninguém precisa se preocupar — pelo menos até o futuro mais próximo — com o terror da chamada “gosma cinza” (do original em inglês, “grey goo”), a noção de que nanomáquinas autoreprodutoras descontroladas possam, em seu avanço desenfreado, consumir os recursos do planeta e extinguir toda a vida pré-existente.
“Não, se for para falar disso, você precisa procurar outra pessoa”, diz, rindo, Oswaldo Luiz Alves, professor do Departamento de Química Inorgânica do Instituto de Química da Unicamp (Universidade Estadual de Campinas) e coordenador científico do Laboratório de Química do Estado Sólido. “Eu posso falar sobre a nanotecnologia do mundo real, que já está aí, transformando empresas e gerando novos produtos.”
E põe real nisso. Apesar de ser tramada em laboratórios, a nanotecnologia não é só coisa para médico, cientista ou biólogo, muito pelo contrário. Algumas das aplicações mais adiantadas estão em áreas que ficam bem mais próximas do cidadão médio (leia-se, eu e você). Quem tiver iPod aí levante a mão.
Pois é, os brinquedinhos da Apple que viraram sensação se vangloriam de usar elementos de nanotecnologia em sua fabricação, e o mesmo acontece com alguns pendrives de computador — dispositivos portáteis de memória que funcionam como um minidisco rígido e são facilmente espetados em computadores por meio de portas de conexão padrão USB.
Então quer dizer que esse mundo microscópico só aparece em objetos aparentados do computador? Longe disso. Hoje, tenistas do hemisfério Norte já contam com bolas que duram mais graças aos nanomateriais em sua composição. Há também ceras que, de tão microscopicamente desenvolvidas, preenchem com mais competência os arranhões nos nossos carros. Nem o campo da moda ficou de fora do avanço nanotecnológico. Já chegaram aos mercados acima do Equador calças que repelem água e meias que, acredite, combatem o mau odor.
Enquanto esperamos por essas bolas, ceras e calças, cientistas trabalham no desenvolvimento de idéias nano que possam abrir espaço para avanços até então inimagináveis e, o principal, usar essa tecnologia de criar materiais átomo por átomo para salvar vidas.
Fantasia real
Por ser praticada num nível tão microscópico, a nanotecnologia é uma daquelas coisas nas quais se tem de crer sem ver. No máximo, dá para sentir. Para se abrigar sob o guarda-chuva do conceito, basta que o objeto envolva algum tipo de desenvolvimento tecnológico que ocorra numa escala medida em nanômetros (subdivisão do metro que equivale a milionésimos de milímetro, algo como repartir um fio de cabelo em 10 milhões de pequenas fatias e separar apenas uma delas). Essa escala é a ideal para a medição de coisas muito próximas do porte atômico. Isso significa que, sob esse ponto de vista, uma célula humana se pareceria com algo muito grande. E daí surgem as fantasias da nanotecnologia, que em muito inspiraram a ficção científica, sobretudo de três ou quatro décadas para cá.
Espera: enquanto os nanorrobôs não chegam, cientistas da área médica usam a nanotecnologia para aprimorar os procedimentos atuais
Como, em termos de inspiração, a relação entre ciência e ficção costuma ser uma via de mão dupla, dá para antever alguns avanços que irão brotar dos laboratórios nanotecnológicos. Um bom exercício para tanto é o filme “Fantastic Voyage” (Viagem Fantástica), de 1966, que narra a aventura de um grupo de médicos que embarca numa espécie de submarino para ser miniaturizado até a escala nanoscópica. Tudo para permitir que eles entrem no corpo de um paciente e realizem uma cirurgia extremamente precisa em seu interior — a delicada extração de um coágulo no cérebro.
Há quem diga que avanços parecidos com esse estão tomando forma e serão realidade plena em coisa de 30 ou 40 anos. Claro, ninguém vai ser miniaturizado dentro de um submarino, o que é impossível até para os mais otimistas e visionários da nanotecnologia, mas máquinas já criadas nessa escala farão todo o serviço automaticamente. Agora, uma coisa precisa ser dita: isso ainda não existe, nem em estágio preliminar. Em compensação, passos intermediários já foram tomados, tornando a nanotecnologia médica uma realidade palpável.
“Como exatamente a nanotecnologia vai poder fazer todas essas coisas? A resposta depende da definição a ser adotada. É possível argumentar que toda a biologia é uma forma de nanotecnologia. Afinal, até mesmo a criatura mais complicada é feita de pequenas células, que são elas mesmas compostas por tijolos em nanoescala: proteínas, lipídios, ácidos nucléicos e outras moléculas biológicas complexas”, afirma Paul Alivisatos, professor do Departamento de Química da Universidade da Califórnia em Berkeley.
Partindo do pressuposto de que tudo na escala biológica é nanotecnologia, ele e seus colegas têm desenvolvido uma série de aplicações “nano”com uso médico. No cerne de suas apostas estão os “quantum dots” (“pontos quânticos”), que podem ser definidos basicamente como nanocristais semicondutores capazes de emitir luz de uma determinada cor, quando estimulados por uma fonte luminosa. Em razão do tamanho diminuto, seu comportamento é regido pelas leis estranhas da mecânica quântica.
Segundo Alivisatos, é possível melhorar em muito os procedimentos de diagnóstico com os quantum dots. Para identificar uma bactéria infecciosa, por exemplo, bastaria conectar alguns quantum dots em anticorpos e então usar as propriedades luminosas dos dots para observar como eles reagiriam numa amostra tirada do organismo. Ao serem iluminados, eles emitem luz de uma determinada cor, que denunciaria a atividade dos anticorpos e revelaria, de pronto, a presença de potenciais patógenos ligados a eles.
Morte ao tumor
Até aqui, o assunto foram as aplicações de pesquisa básica e diagnóstico. Mas a nanotecnologia também seria útil para tratamentos? Não há dúvida. Já existem métodos para a fabricação de moléculas com uma organização muito especial e projetadas para abrigar medicamentos em seu interior. O exemplo clássico desse tipo de organização é representado pelas chamadas “buckyballs”.
Promessa: os tratamentos médicos podem ficar mais eficazes no dia em que nanorrobôs despejarem apenas a dose necessária de medicamento
Conhecidas oficialmente como “fullerenos”, elas são compostas por 60 átomos de carbono, organizados de maneira a produzirem um formato de bola de futebol — uma geometria muito semelhante à das cúpulas geodésicas criadas pelo arquiteto Buckminster Füller (1895-1983), o que explica os dois nomes dados à molécula.
Agora, o mais interessante sobre as “buckyballs” é que elas podem abrigar substâncias em seu interior — drogas contra o câncer, por exemplo. Uma vez lá, faltaria apenas o mais difícil: dar um jeito de fazer com que as moléculas deixassem o remédio aprisionado até atingirem as células cancerosas, quando então liberariam a substância, matando somente o tecido doente e preservando o tecido sadio (esse, aliás, é o grande desafio dos tratamentos do câncer hoje: como matar o tumor sem matar o paciente junto). Combinando as tecnologias dos quantum dots plugados a anticorpos específicos, destinados a se conectarem a células cancerosas, e estruturas como as das “buckyballs”, talvez seja possível um dia atingirmos esse grau de precisão.
Por ora, no entanto, os avanços nanotecnológicos médicos estão mais para melhorias sobre os processos atuais do que para revoluções. “Neste momento, em grande parte, vivenciamos uma nanotecnologia incremental, ou seja, tratam-se de desenvolvimentos que aprimoram e incrementam conhecimentos e tecnologias existentes”, afirma Oswaldo Alves. “Entretanto, esse passo inicial levará a um importante passo seguinte, a nanotecnologia radical, na qual se trabalhará com conhecimentos, concepções e paradigmas completamente novos.”
Para dar uma idéia desses novos paradigmas, deve-se levar em consideração uma característica importante de todas as coisas nano: o tamanho é que faz a diferença, não tanto a composição. Um dado material já conhecido pelos engenheiros passa a ter propriedades completamente diferentes quando transformado num nanoparticulado. Correntes elétricas que antes não passavam agora passam (ou vice-versa), materiais flexíveis se tornam ultraresistentes (ou vice-versa) e tudo parece lembrar que Alice não está mais no Kansas.
Inspiração animal
Ao estudar essas novas propriedades, agradáveis surpresas podem emergir, muitas delas com potenciais usos práticos. E a inspiração muitas vezes vem da biologia, uma especialista “nata” em coisas nano. Pelo menos foi o que aconteceu com a equipe de Phillip B. Messersmith, da Universidade Northwestern, em Evanston, Estados Unidos. Eles acabam de desenvolver uma supercola inspirada pelas propriedades adesivas das lagartixas e dos mexilhões.
É o bicho: muitos apostam que o desenho dos nanorrobôs será inspirado em insetos como essa centopéia, concebida para ser utilizada na limpeza de roupas e tecidos
A cola contém uma camada muito fina de polímeros com propriedades similares às dos pêlos microscópicos que permitem às lagartixas subir pelas paredes. No entanto, esses animais perdem muito de sua capacidade quando expostos à água. Para evitar que o mesmo acontecesse com sua cola nanotecnológica, o grupo de Messersmith combinou o produto com outra camada de polímeros sintéticos, desta vez imitando as proteínas adesivas dos mexilhões, que obviamente funcionam em ambientes úmidos. Os cientistas esperam que sua supercola seja útil à medicina e à indústria, com uma possível entrada até em aplicações militares.
E por aí vai. Não é à toa que até mesmo indústrias de cosméticos estão investindo grandes fortunas em potenciais produtos nanotecnológicos. Mas é preciso tomar cuidado: “nano” virou uma palavra da moda, e sempre terá alguém querendo se apropriar da etiqueta para divulgar um produto que de nanotecnologia não tem nada.
“Tenho informações de um caso bastante interessante que teria ocorrido na Alemanha, onde funcionários de limpeza de um hospital passaram mal e tiveram que ser internados com dores de cabeça, vômitos etc., pois estavam usando, em seu trabalho, um produto ‘declarado’ pelos fabricantes como sendo nano”, conta Alves. “Nesse episódio, várias organizações nãogovernamentais foram a público, colocando a nanotecnologia sob forte suspeição. Passado algum tempo, foram verificadas duas facetas dessa situação. A primeira é que o produto não tinha nada de nano e, a segunda, que o que tinha feito mal para os trabalhadores foi o solvente usado na fabricação do produto, ou seja, com nano ou sem nano, o tal solvente poderia levar àqueles sintomas do mesmo jeito!”
Ainda procurando seu melhor abrigo em outras indústrias, a nanotecnologia concentra grande parte das esperanças de evolução para os fabricantes de computadores. A nanoeletrônica, aliás, pode ser a saída para que se mantenha o ritmo de evolução dos PCs que temos observado desde os anos 1950, quando foram produzidos os primeiros circuitos integrados.
Até hoje, os computadores têm progredido segundo uma regra empírica que ficou conhecida como Lei de Moore. Cunhada por Gordon Moore, fundador da Intel, ela diz que basicamente os circuitos integrados dobram sua capacidade de processamento a cada 18 meses. Isso é medido pelo número de transistores que se consegue colocar numa mesma placa eletrônica.
Ocorre que, após 50 anos nesse ritmo frenético de miniaturização (que testemunhamos no dia-a-dia ao comparar, por exemplo, o tamanho e a capacidade de nossos telefones celulares há cinco anos e agora), está cada vez mais difícil seguir adiante. Já começam a surgir estratégias “malandras” de prosseguir ampliando o processamento, como a criação de computadores com dois núcleos de processamento (dual core) ou até mais. Mas ninguém nega que até mesmo esses artifícios um dia se tornarão inviáveis — a não ser que a nanotecnologia apareça para salvar o dia.
Moore, temos de passar pelo aumento do número de transistores por chip, ou seja, tem de ser promovido um aumento da miniaturização. Esse processo tem levado a problemas como a questão da corrente de fuga (fluxo de corrente anormal ou indesejada em um circuito elétrico). Para resolver esse gargalo, alguns pesquisadores, sobretudo da Universidade da Califórnia em Berkeley, nos Estados Unidos, têm proposto, por exemplo, colocar na superfície do “waffer” (bolacha) de silício uma camada de alguns nanômetros de espessura de germânio (um semimetal utilizado na produção de semicondutores e fibras óticas), o que levaria a um aumento da mobilidade dos elétrons, sem efeitos negativos secundários.
Uma outra alternativa seria o desenvolvimento da spintrônica — uma área de pesquisa que se situa na fronteira entre o magnetismo e a eletrônica e estuda uma propriedade dos elétrons antes inexplorada: sua rotação (spin, em inglês). Segundo Dmitri Nikonov, engenheiro da Intel,“em 2020, será possível atingir os limites da miniaturização e, sobretudo, da densidade dos transistores sobre um chip”. Para ele, a spintrônica é a tecnologia mais promissora para prolongar a Lei de Moore. Ou seja, “essa lei e a nanotecnologia estarão de mãos dadas neste século”, afirma Alves.
Replicantes
Nada contra o avanço tecnológico, desde que ele não nos coloque em risco. E aí há um fato a destacar nessa história toda. A exemplo de muitos desenvolvimentos na área dos alimentos transgênicos, ainda não há estudos suficientes que demonstram que a nanotecnologia é inofensiva. Com propriedades tão radicalmente diferentes, como se assegurar de que nanoparticulados não podem causar danos sérios aos pulmões, à pele ou ao ambiente?
É uma preocupação que está na crista da onda, com essa invasão crescente de produtos ligados ao setor. Importantes discussões ocorreram e vêm ocorrendo nos Estados Unidos, envolvendo órgãos como a EPA (Agência de Proteção Ambiental) e a FDA (agência que regula fármacos e alimentos nos EUA), para a construção de arcabouços legais e protocolos de avaliação de riscos que possam permitir uma inserção responsável dos produtos nanotecnológicos na vida dos cidadãos.
Esforços também têm sido feitos na Europa e no Japão, tanto em termos dos aspectos da toxicidade das nanoestruturas quanto de sua classificação e normalização.
Fora isso, há o perigo de que nanorrobôs auto-replicantes comecem a se reproduzir de maneira desenfreada e escapem ao controle. Há quem tema que, quando essa reprodução invisível chegar aos nossos olhos, já seja tarde demais. Para acalmar aqueles que já imaginam um roteiro de filme B com essa história, os cientistas acenam com o desenvolvimento de formas de controle da proliferação desses “blade runners” microscópicos.
E é bom que desenvolvam mesmo. Porque, assim como os transgênicos, goste-se ou não deles, os produtos da nanotecnologia estão aí. É um mercado que deve atingir o patamar de 1 trilhão de dólares em 2015. Ou seja, prepare-se para usar calças que não molham, meias que não cheiram e, quem sabe, ter pequenos robôs circulando pelas suas veias.
MUNDO MICROSCÓPICO
PARA QUE SERVE E O QUE ESPERAR DA NANOTECNOLOGIA NO FUTURO
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O QUE É
Construção por átomos define a produção nano |
1. Origem: os estudos tiveram início em meados do século passado, quando o Nobel de física Richard Feynman (1918-1988) propôs em discurso a manufatura de elementos átomo por átomo. E a nanotecnologia é a ciência da criação de máquinas que manipulam um átomo por vez
2. Nanorrobôs: são os “trabalhadores” em tamanho molecular no mundo da “nanofatura”. Máquinas que têm um controle, molécula a molécula, do processo de construção, eles assumem duas formas básicas: montadores gerais e auto-reprodutores
3. Auto-reprodutores: para construir algo útil, são necessários muitos montadores. Assim, a sua primeira tarefa é produzir cópias de si próprios. Para erguer um arranha-céu, por exemplo, é preciso liberar toda uma série de montadores, formada por bilhões e bilhões de microscópicos robôs
4. Montadores gerais: esses robôs do tamanho de células são equipados com “dedos” para manipular moléculas, sondas para distinguir um átomo do outro e programas para dizer a eles o que fazer e como
5. Os dois lados da manufatura: o primeiro é a abordagem convencional, que começa com um grande pedaço de matéria, que será modificada até atingir a forma desejada. A outra maneira é amontoar os átomos na forma pretendida. E isso é possível. Basta pegar o exemplo das células, que juntam proteínas de átomos e moléculas individuais, transformando-as em coisas maiores, que vão desde o esperma até as árvores
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APLICAÇÕES
No futuro, a nanotecnologia vai ocupar papel fundamental na construção de objetos |
1. Diversidade: Não há limite para imaginar o que será possível fazer com os nanorrobôs. Uma das mudanças a que vamos assistir num futuro próximo é a proliferação do processo de “nanofatura” de nanotubos. Desse avanço, podem decorrer inúmeros outros, principalmente no campo da tecnologia e na área médica
2. Nanotubos: são minúsculas estruturas feitas de carbono/grafite. Eles são muito fortes, pequenos e bons condutores de eletricidade. Podem formar o bloco central de estruturas e dos computadores do futuro
3. Avanços high tech: o primeiro é a miniaturização dos computadores. A IBM fez experiências com chips que poderiam abrigar o conteúdo de mais de mil CDs convencionais. Tudo num apetrecho do tamanho de um relógio de pulso. Por enquanto, esses aparelhos ainda não transpuseram a linha que separa os laboratórios das prateleiras
4. Avanços médicos: os nanorrobôs podem ser inseridos no interior do nosso corpo para investigar moléculas e fazer os reparos necessários
5. Avanços comerciais: os nanorrobôs podem rearranjar moléculas para criar substâncias mais eficientes. Diamantes podem ser criados e manipulados, dando origem a um material dez vezes mais resistente que o alumínio. Prédios, carros e aeronaves do futuro podem ser construídos assim
6. Avanços ambientais: objetos nano podem ser espalhados em locais com lixo tóxico para identificar moléculas perigosas e rearranjálas, para que passem a ser benéficas
7. Pesadelo: o que aconteceria se os nanorrobôs começassem a se reproduzir descontroladamente e não mais parassem? Catástrofe na certa, mas os cientistas afirmam que eles seriam programados para se reproduzir até determinado limite. Mas e se o programa der pau? Um pesadelo, sem dúvida |
Mais Informações
Fonte: http://revistagalileu.globo.com/Revista/Galileu/0,,EDR78708-7943,00.html
