Rotas alternativas

Nanoestruturas para carregar fármacos que combatem o câncer, doenças infecciosas e parasitárias e também para ser

Altos índices de proteína em células do fígado quando incubadas apenas com nanotubos, na primeira imagem (cores verde e vermelha), decaem significativamente na segunda com silenciamento gênico

 empregadas como agentes de diagnóstico são exemplos de pesquisas realizadas em universidades brasileiras que têm como foco o uso da nanotecnologia para a produção de novos medicamentos. Uma das linhas de pesquisa, inovadora, utiliza nanotubos de carbono e colágeno para obter novos tecidos como a pele, por exemplo, ou ajudar na regeneração óssea. Os nanotubos de carbono são estruturas cilíndricas sintetizadas a partir do carbono, dotadas de propriedades mecânicas, térmicas e elétricas bastante superiores às de outros materiais, e o colágeno é uma molécula importantíssima para todo o sistema vivo, responsável pela estruturação do esqueleto e dos órgãos. Os estudos realizados na Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), conduzidos inicialmente pelos professores Luiz Orlando Ladeira e Rodrigo Lacerda, no Laboratório de Nanomateriais do Departamento de Física, mostram que esse é um biocompósito muito promissor. 

Fonte: Revista Pesquisa FAPESP, edição de janeiro de 2008.

http://www.revistapesquisa.fapesp.br/?art=3437&bd=1&pg=1&lg= (acessado em 14/12/2010)

Tinta inteligente

Pigmento feito com nanopartículas de ouro muda gradualmente de cor à medida que é aquecido

Um pigmento que possui a curiosa característica de mudar de cor após ser exposto à luz de um laser foi desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (USP). A pesquisa ficou com o primeiro lugar do Prêmio Abrafati-Petrobras de Ciência em Tintas 2006, o mais importante do setor, entregue pela Associação Brasileira dos Fabricantes de Tintas em parceria com a Petrobras Distribuidora. A substância, desenvolvida com tecnologia em escala nanométrica (1 nanômetro é igual a 1 milímetro dividido por 1 milhão), é constituída por nanopartículas de ouro depositadas sobre hidrotalcitas – um pó branco formado por hidróxido de magnésio e alumínio, com estrutura em forma de pequenas lâminas.

As nanopartículas de ouro, quando suspensas em água, formam soluções avermelhadas. Essa coloração resulta da interação da luz com os elétrons da superfície das nanopartículas, que se movimentam como ondas. Quando as nanopartículas  se aproximam, ocorre uma espécie de interferência entre as ondas, dando origem a uma coloração violeta. Isso permite que elas sejam usadas como sensores químicos e biológicos pela modificação de suas superfícies, de forma que possam sinalizar a presença de moléculas e anticorpos por meio da mudança de cor.

Fonte: Revista Pesquisa FAPESP, edição de maio de 2007.

http://www.revistapesquisa.fapesp.br/?art=3231&bd=1&pg=1&lg= (acessado em 14/12/2010)

Eletricidade do aperto

Produzir energia elétrica sob o asfalto é uma possibilidade dos materiais piezoelétricos

Os irmãos Pierre e Jacques Currie, físicos franceses, descobriram em 1880 a propriedade que alguns materiais minerais têm de gerar corrente elétrica quando deformados por uma pressão mecânica, fenômeno que ganhou o nome de piezoeletricidade. Essa descoberta originou várias aplicações comerciais, desde o luminoso da sola de tênis infantil até aplicações em equipamentos de ultrassonografia e de litotripsia, procedimento médico para quebrar pedras de rins ou vesícula. Mas em tempos de preocupações ambientais e energéticas um uso baseado na piezoeletricidade ganha corpo entre pesquisadores: o de produzir energia elétrica por meio de uma fonte inesgotável que não polui. É o que vêm fazendo, por exemplo, dois professores da Universidade Estadual Paulista (Unesp). O físico Walter Katsumi Sakamoto, do Departamento de Física e Química da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira (Feis), e a química Maria Aparecida Zaghete Bertochi, do Departamento de Bioquímica e Tecnologia Química, do Instituto de Química (IQ) do campus de Araraquara, com apoio financeiro da FAPESP, estão trabalhando na criação de um material capaz de aproveitar a força mecânica gerada pelo tráfego de veículos em uma rua, por exemplo, para obter eletricidade. Trata-se de um filme, chamado tecnicamente de compósito, feito da mistura de um polímero com partículas nanométricas – medidas equivalentes a um milhão de vezes menores que um milímetro – de cerâmica, que pode ser colocado sob o asfalto e, ao sofrer uma pressão, se deforma gerando corrente elétrica.

O desenvolvimento da cerâmica nanométrica, que faz parte da película, está a cargo de Maria Aparecida. Ela lança mão de recursos nanotecnológicos, em escala de átomos e moléculas, para fazer o pó cerâmico que compõe o filme, o óxido cerâmico titanato zirconato de chumbo, mais conhecido pela sigla PZT – o P vem do nome do chumbo em latim, plumbum. Para desenvolver a nanocerâmica, Maria Aparecida utilizou um novo método de produção. Ela explica que a forma mais comum de obter o PZT era por meio do processo Pechini. “Nesse caso, utiliza-se a propriedade que os ácidos orgânicos, como o cítrico, possuem de formar complexos do tipo metal-ácido orgânico”, diz. “Esse complexo, quando associado a um álcool, se polimeriza formando poliéster, um polímero com alta viscosidade, que é decomposto em óxido por combustão, com temperaturas em torno de 500 a 800oC. Nessa temperatura conseguimos cerâmica nanométrica. No caso do PZT, usamos para síntese da cerâmica citratos de zircônio, titânio e chumbo.”

Fonte: Revista Pesquisa FAPESP, edição de maio de 2010.

http://www.revistapesquisa.fapesp.br/?art=4129&bd=1&pg=1&lg= (acessado em 14/12/2010)

Bandeneón atômico

Interessado em desvendar como a natureza funciona em seu nível mais íntimo – a escala dos átomos, os blocos formadores da matéria –, o físico argentino Daniel Ugarte teve de fazer mais do que planejar seus experimentos.

Maleável: como um fole, nanotubo estica sem se romper

Precisou aprender a montar e a ajustar os microscópios superpotentes que utiliza e até mesmo a projetar os edifícios do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) que abrigam esses aparelhos, sensíveis a sutis vibrações no solo causadas pela passagem dos carros na rua. Em pouco mais de 15 anos no Brasil, Ugarte publicou uma série de descobertas fundamentais para a compreen­são de como a matéria se comporta nessa escala tão reduzida e para o desenvolvimento da eletrônica do futuro.  O mais recente desses achados, descrito em janeiro na Nature Nanotechnology, é a identificação de uma estrutura atômica totalmente inesperada: um tubo quadrado com menos de 0,5 nanômetro (milionésimos de milímetro) de espessura, a menor estrutura tridimensional oca formada pela prata, o mesmo material usado na confecção de joias e moedas há milhares de anos.

No experimento que revelou o novo formato de nanotubo, Ugarte e o físico peruano Maureen Lagos, aluno de doutorado de Ugarte na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), colocaram uma finíssima lâmina de prata, com dezenas de átomos de espessura e milhares de largura, em um miscroscópio de transmissão de alta resolução. Esse microscópio gera imagens ampliadas milhões de vezes, o suficiente para discernir os átomos. Em seguida, os físicos bombardearam a folha de prata com feixes de elétrons (partículas de carga elétrica negativa), expulsando milhares de átomos e deixando-a como um queijo suíço. Ao esburacar a folha, eles esculpiram bastões ultramicroscópicos que, ao ficar com oito átomos de espessura, começavam a se alongar espontaneamente até romper, como um chiclete puxado pelas extremidades.

Fonte: Revista Pesquisa FAPESP, edição de março de 2009.

http://www.revistapesquisa.fapesp.br/?art=3799&bd=1&pg=1&lg= (acessado em 14/12/2010)

Entre esponjas e detergentes

O vazamento de petróleo no mar é um problema de países como o Brasil, que concentra grande parte da exploração de óleo em ambiente marinho e com tráfego de navios petroleiros entre os locais de exploração e os terminais marítimos.Pelo menos três grupos de pesquisadores brasileiros apresentaram recentemente resultados de pesquisas que poderão se transformar em breve em produtos para descontaminar o oceano. Eles trazem duas vantagens, a de serem biorremediadores – porque são menos tóxicos ao ambiente – e mais baratos que os produtos químicos utilizados atualmente. A primeira tecnologia é de um grupo de pesquisadores da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) composto pelos professores Rochel Lago, Flávia Moura e Maria Helena Araújo. Eles desenvolveram um material capaz de absorver petróleo em acidentes na água ou em terra, denominado nanoesponja hidrofóbica, que repele a água e tem grande afinidade por compostos orgânicos, especialmente óleos.

Derramamento de petróleo no golfo do México

Flávia explica que para produzir as nanoesponjas hidrofóbicas, a vermiculita, após ser esfoliada, é submetida a um processo de aquecimento controlado em um forno, com a introdução de uma fonte de carbono como etanol, gás natural ou mesmo glicerina, hoje um subproduto da fabricação do biodiesel. “Essas fontes decompõem-se na superfície da vermiculita, formando carbono de diferentes formas, como nanotubos, filamentos, grafite ou carbono amorfo”, explica. O processo altera as características da vermiculita. “Após a deposição do carbono, o mineral passa a absorver preferencialmente o óleo”, explica o doutorando Aluir Purceno, integrante do grupo. “A sua capacidade de absorção de até seis gramas de óleo por grama de material é superior à de outros produtos disponíveis no mercado.”

Fonte: Revista Pesquisa Fapesp, edição de outubro de 2010.

http://www.revistapesquisa.fapesp.br/?art=4262&bd=1&pg=1&lg= (acessado em 13/12/2010)

Sem atrito

Proteção contra desgastes em peças industriais

Uma finíssima película de um material nanoestruturado à base de carbono amorfo, conhecido como carbono diamante, apresentou um bom desempenho em reduzir o atrito e o desgaste de peças industriais, no caso anéis de cerâmica. A simples aplicação desse filme, com alguns mícrons de espessura, medida equivalente a 1 milímetro dividido por mil, desenvolvido na Coordenação dos Programas de Pós-graduação de Engenharia (Coppe) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), produziu desgaste nulo depois de 419 horas em funcionamento. O experimento foi realizado com um anel funcionando contra o outro em uma bancada de testes e os dois foram submetidos a movimentos de 1 mil e 2 mil rotações por minuto (rpm), equivalente ao percurso de 4.300 quilômetros se os anéis rodassem em uma estrada. “Medimos o coeficiente de atrito e obtivemos um valor menor que 0,001, considerado extremamente baixo, e desgaste virtualmente nulo, de forma semelhante ao que acontece em sistemas onde se utiliza lubrificação de óleo”, diz o professor Sérgio de Souza Camargo Júnior, do Programa de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da UFRJ.

Reduzir o atrito em peças de máquinas e motores faz diminuir a perda de energia e melhora a eficiência de todo o sistema. É um dos principais objetivos da tribologia, ciência que estuda os fenômenos de atrito, desgaste e lubrificação em vários tipos de material. Outro fator importante que pode levar também à adoção, por parte da indústria, da película nanoestruturada é a sensível diminuição de ruído resultante da redução do atrito. “Além disso existe também o problema do descarte do óleo, depois de usado, que pode se transformar num problema ambiental”, diz Camargo. 

Fonte: Revista Pesquisa Fapesp, edição de março de 2009.

http://www.revistapesquisa.fapesp.br/?art=3810&bd=1&pg=1&lg= (acessado em 13/12/2010)

Nanotecnologia na vida real

Exemplo de nanotubo

A nanotecnologia já se tornou um campo extenso de estudos em todo o mundo e os nanotubos de carbono são os grandes expoentes dessa área. Os segmentos da engenharia eletrônica e da química industrial são os que mais prometem no uso desses dispositivos, como demonstra o trabalho de um grupo de pesquisadores do Departamento de Química da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, da Universidade de São Paulo (USP). Eles desenvolveram nanomateriais para compor baterias de íons de lítio mais eficientes e utilizadas em carros elétricos, sofisticados filtros com capacidade de reter gases tóxicos e compostos voláteis nocivos à saúde, além de sensores para detecção de glicose no sangue. O material criado pelos pesquisadores em escala nanométrica – um nanômetro equivale a um milímetro dividido por 1 milhão – é um compósito formado por nanotubos de carbono, uma espécie de folha de átomos de carbono enrolada como um tubo, crescidos sobre feltro também de carbono, substrato maior, na escala de micrômetros, disponível comercialmente e fabricado a partir de polímeros comerciais, como poliacrilonitrila e poliamida.

Fonte: Revista Pesquisa Fapesp, edição de março de 2010.

www.revistapesquisa.fapesp.br/?art=4081&bd=1&pg=1&lg= (acessado em 13/12/2010)

 

Do campo à mesa

Frutas, plantas, e resíduos da agricultura, quando trabalhados em escala nanométrica, tem mostrado grande potencial para serem usados em filmes comestíveis para a proteção de vegetais, plásticos reforçados e biodegradaveis, fertilizantes e até mesmona degradação de pesticidas. O universo que se descortina para a nanotecnologia aplicada à alimentação e à agricultura é muito vasto. No Brasil, grupos de pesquisa têm conseguido resultados bastante promissores, alguns com aplicação imediata, como um biofilme com nanopartículas de prata – estruturas com diâmetro na faixa de 10 a 40 nanômetros – sintetizadas a partir do extrato de uma planta regional indiana (Ocimum sanctum) e nitrato de prata, desenvolvido no Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) em parceria com pesquisadores da Universidade Amravati, na Índia. A mistura do polímero obtido a partir de um vegetal e das nanopartículas de prata resulta em uma solução na qual são imersas as frutas que precisam ser protegidas para prolongar o tempo de prateleira.

Embalagem comestível de goiaba e quitosana

 

Após a imersão no líquido, elas ficam recobertas por um filme fino, que funciona como uma barreira de proteção ao reduzir a quantidade de oxigênio que entra e a de gás carbônico que sai, o que evita a perda de água. Quando a fruta é lavada em água corrente, o biofilme é totalmente eliminado. “É uma plataforma excelente para proteção de frutas e vegetais transportados por longos períodos em climas tropicais como a Índia e o Brasil”, diz o professor Nelson Durán, da Unicamp, coordenador da pesquisa, que no Brasil teve a colaboração do Centro de Ciências Naturais e Humanas da Universidade Federal do ABC, em Santo André.

Fonte: Revista Pesquisa Fapesp, edição de outubro de 2010.

 http://www.revistapesquisa.fapesp.br/?art=4261&bd=1&pg=1&lg (acessado em 13/12/2010)

Nokia Morph – Conceito de celular nanotecnológico

A gigante finlandesa fabricante de celulares Nokia anunciou em 2008 que em parceria com a Universidade de Cambridge através do Nokia Research Center desenvolverá um novo conceito em aparelhos móveis.

Protótipo Nokia Morph

A ideia inicial seria de um aparelho móvel, dobrável a ponto de mudar de forma, resistente, leve, impermeável e autolimpantem Semelhante a uma lâmina transparente, sensível ao toque, quase como uma tela AMOLED com tecnologia touchscreen. Ela poderia projetar em sua superfície um teclado QWERTY completo, uma tela de visualização de imagens e filmes ou uma área para acessar a internet ou programas como o MSN. Se quisermos que o Morph fique do tamanho de um telefone celular, pode-se então dobrá-lo em três partes. Sua área de contato diminuiu e apresenta somente o necessário para fazer ligações telefônicas, como um teclado numérico e um visualizador de informações da chamada.

 

A Nokia pensou em utilizar a capacidade de maleabilidade do Nokia Morph para dobrá-lo na forma de um bracelete, enquanto pode-se pendurar o fone com se fosse um broche. Além de tecnológico, os aparelhos Morph estariam na moda, pois, além de poderem ser vestidos, esses aparelhos reproduziriam qualquer cor ou padrão possível. Poderia-se inclusive tirar uma foto do tecido da roupa ou bolsa e fazer o aparelho imitar o padrão em sua superfície.

Quando o conceito do Nokia Morph foi lançado, ele foi anunciado somente como um projeto, sem previsões de lançamento ou custo para o mercado. Ainda não há nenhum pronunciamento oficial do estágio de desenvolvimento ou pesquisa do projeto, mas existem rumores que algo será anunciado até 2011. Parece pouco tempo para se ter algo assim, mas quando filmes de ficção-científica como Minority Report anunciaram o amplo uso de telas touch-screen ou de tecnologias de detecção de movimento, não se imaginava o repentino uso do iPhone e o lançamento do Projeto Natal.

 

Fonte:

http://www.nokia.com.br (acessado em 13/12/2010)

http://www.baixaki.com.br (acessado em 13/12/2010)

Nano Mickey

O Prof. Dr. Oswaldo Alves do Instituto de Química da UNICAMP viu as imagens dos ratinhos depois de preparar nanofios de vanadato de prata (AgVO₃) decorados com nanopartículas de prata.

Nanofio com nanopartículas de prata e a figura inusitada. ©Oswaldo Alves/IQ-Unicamp

A inusitada figura apareceu em um experimento e foi identificada por meio de um microscópio eletrônico de transmissão. Um close em uma parte do nanofio revelou a imagem de Mickey Mouse, famoso personagem de Walt Disney “sorrindo para a lente do micoscópio”.

Essa nanoestrutura é utilizada para ação antibacteriana quando incorporada a vários materiais como plásticos, tecidos e tintas. Segundo Oswaldo ” A fama do Mickey pode contribuir para popularizar a nanotecnologia, especialmente entre as crianças”.

Fonte: Revista Pesquisa FAPESP, edição de Fevereiro de 2010.