Nanotecnologia

Biocomputação a caminho dos nanorrobôs médicos

Biocomputação: caminho para os nanorrobôs médicos
As pequenas esferas externas são usadas como componentes ativos para a biocomputação. [Imagem: Maxim Nikitin]

Computador químico

Pesquisadores russos descobriram uma forma de utilizar partículas em escalas micro e nano para executar cálculos lógicos.

Segundo eles, este é um passo importante rumo à criação de nanorrobôs para uso na medicina.

Da mesma forma que a computação eletrônica produz sinais na forma de uma corrente elétrica - ligada é 1, desligada é 0 - a biocomputação fornece seus resultados na forma de uma determinada substância - um medicamento, por exemplo.

Muitos cientistas acreditam que executar operações lógicas dentro das células, criando sistemas biomoleculares artificiais, é uma forma viável de controlar os processos biológicos. E um passo importante para a criação de nanorrobôs que possam, por exemplo, liberar medicamentos onde eles são necessários, ou iniciar o processo de morte celular programada (apoptose) em células de câncer.

Biocomputação extracelular

Maxim Nikitin, do Instituto de Física de Moscou, afirma que, embora já existam várias plataformas experimentais de biocomputação celular, fazer cálculos fora das células é muito mais difícil, mas muito mais versátil para a nanorrobótica médica.

Por isso ele se concentrou na biocomputação extracelular, criando nanopartículas recobertas com camadas especiais que se desintegram quando entram em contato com diferentes combinações de "sinais" - onde sinais diferentes são representados por substância diferentes.

Nikitin demonstrou experimentalmente todas as operações lógicas, usando-as inclusive para controlar o comportamento das nanopartículas.

Por exemplo, para implementar uma porta lógica "AND", ele criou uma nanopartícula esférica revestida com uma camada de moléculas que funcionam como uma população de esferas de menor diâmetro em torno dela.

As moléculas que seguram a casca externa podem ser de dois tipos, cada um reagindo apenas a uma determinada substância. Quando entra em contato com duas substâncias diferentes, as pequenas esferas separam-se da superfície, expondo a parte interior da partícula, que pode então interagir com o seu alvo. Assim, a equipe obteve um sinal específico em resposta à combinação de dois sinais.

Biocomputação: caminho para os nanorrobôs médicos
Os pesquisadores demonstraram experimentalmente todas as operações lógicas. [Imagem: Maxim Nikitin et al. - 10.1038/nnano.2014.156]

Biotransistores

Um dos destaques desta nova plataforma é que ela dispensa as moléculas de DNA e RNA tradicionalmente usadas em biocomputação. Embora tenham levado a resultados animadores, essas moléculas naturais têm uma região ativa muito pequena, que responde apenas a uma quantidade pequena de outras moléculas.

Nikitin destaca que, embora as portas lógicas estejam prontas, este é apenas um pequeno passo rumo aos sonhados nanorrobôs médicos, e que ele espera dar outros passos criando os primeiros diodos e transistores biomoleculares, que possam impulsionar de vez o campo da computação biológica.

Bibliografia:

Biocomputing based on particle disassembly
Maxim P. Nikitin, Victoria O. Shipunova, Sergey M. Deyev, Petr I. Nikitin
Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2014.156




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