Nanotecnologia

DNA funciona como manual de instruções para montagem de nanofios

DNA funciona como manual de instruções para montagem de nanofios

O DNA sempre foi conhecido como "a chave da vida". Por conter as combinações que definem as características de cada ser vivente, essa molécula é naturalmente associada a tudo que é orgânico, biológico, numa palavra, à própria vida.

Mas um grupo cada vez maior de pesquisadores está tentando utilizar a fantástica estrutura do DNA para criar materiais sintéticos. Agora, uma equipe das universidades Brown e Boston College, Estados Unidos, conseguiu utilizar moléculas de DNA para controlar a síntese e o crescimento de complexos nanofios.

Os nanofios estão entre as estruturas mais interessantes no reino da nanotecnologia, ao lado dos nanotubos de carbono e das "buckballs", estruturas esféricas feitas de carbono. Além de poderem ser "tecidos", os nanofios podem ser utilizados para se construir desde dispositivos médicos até circuitos de computador.

São as propriedades desses nanofios, feitos de óxido de zinco, que lhes permitem ser úteis em aplicações tão diferentes. Além de serem sensores naturais de luz, eles são piezoelétricos, ou seja, podem gerar eletricidade quando sofrem ação de uma força mecânica externa.

Esta é a primeira vez que os cientistas conseguem utilizar a incomparável capacidade de codificação do DNA para controlar o crescimento de nanoestrutura complexas.

"O uso do DNA para a fabricação de nanomateriais é um dos primeiros passos rumo à utilização de moléculas biológicas como uma ferramenta industrial," diz um dos cientistas do grupo, Adam Lazareck.

"Se você quer construir algo, olhe para a mãe-natureza," complementa ele. Não é para menos. Da nossa pele às conchas dos moluscos marinhos, das unhas à madeira, tudo é construído a partir de codificações específicas guardadas nas moléculas de DNA.

De baixo para cima

Os chips de computador são construídos a partir de pastilhas de silício, desgastadas por uma espécie de corrosão controlada. Esse processo, conhecido como fotolitografia, é do tipo "de cima para baixo", porque parte de materiais macroscópicos até se chegar às estruturas miniaturizadas. Todos os processos industriais de moldagem são desse tipo.

Já o trabalho de construção dos nanofios é um processo do tipo "de baixo para cima", porque parte-se das moléculas individuais para se montar a estrutura desejada. Esta é a técnica de fabricação que está sendo desenvolvida pela nanotecnologia.

Os que os pesquisadores fizeram agora foi levar esse método um passo adiante, fazendo com que o DNA desse as instruções para a execução do processo de "auto- montagem". Segundo os pesquisadores, seus nanofios são o primeiro exemplo de síntese e auto-montagem guiada por DNA na fabricação de nanomateriais.

O processo

Os cientistas começaram com conjuntos de bilhões de nanotubos de carbono, do mesmo diâmetro e altura, espaçados uniformemente sobre uma base de óxido de alumínio. Nas extremidades dos nanotubos, eles colocaram pequenos fragmentos de DNA.

Esse fragmento de DNA sintético carrega uma seqüência de 15 "letras" de código genético. A seqüência complementar, que é atraída pela seqüência colada nos nanotubos, foi anexada a uma nanopartícula de ouro, que age como um sistema químico de transporte, fazendo com que as duas seqüências complementares se unam.

A "receita" toda foi colocada em um forno a 600° C, em um ambiente rico em arseneto de zinco. O resultado foi o crescimento de nanofios com comprimentos entre 100 e 200 nanômetros cada um.

Os cientistas fizeram vários experimentos de controle para se certificar de quais variáveis realmente influem no processo. Retirando-se os fragmentos de DNA, tanto dos nanotubos quanto da nanopartícula, um de cada vez, quanto eliminando- se a nanopartícula de transporte, o processo não funciona e os nanofios não são criados.

"O DNA é um manual de instruções sem paralelo porque ele é muito específico. Filamentos de DNA somente se unem com seus complementos. Com esta especificidade biológica, você consegue precisão na fabricação. Os materiais funcionais que resultam têm propriedades atrativas que podem ter múltiplas aplicações," diz Lazareck.

Bibliografia:

DNA-directed synthesis of zinc oxide nanowires on carbon nanotube tips
Adam D Lazareck, Sylvain G Cloutier, Teng-Fang Kuo, Bradford J Taft, Shana O Kelley, Jimmy M Xu
Nanotechnology
28 May 2006
Vol.: 17 2661-2664
DOI: 10.1088/0957-4484/17/10/036




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