Nanotecnologia

Nanopartículas de ouro destroem moléculas de DNA

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 um componente eletrônico com sangue humano, além de ter demonstrado que a eletrônica 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




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