Nanotecnologia

Microformigas carregam objetos 100 vezes mais pesados do que elas próprias

Pesquisadores do MIT inspiraram-se no mecanismo que alguns órgãos humanos utilizam para a movimentação de fluidos e criaram um novo tipo de mecanismo transporte, capaz de movimentar partículas microscópicas.

A inovação oferece um novo método de transporte de partículas e reagentes dentro dos biochips, com grandes possibilidades de aplicações em outras áreas da medicina.

Microtransporte

Dentro de órgãos como a traqueia e os intestinos, minúsculos filamentos chamados cílios estão constantemente em movimento, agitando-se em uníssono para criar correntes que movimentam células, nutrientes e outras partículas minúsculas.

Os pesquisadores utilizaram um sistema de automontagem para imitar esse tipo de movimento, fornecendo uma forma simples para mover as partículas de forma controlada e precisa.

Alfredo Alexander-Katz e seus colegas usaram pequenas esferas feitas de polímeros, às quais foram incorporadas partículas de material magnético - criando esferas coloidais superparamagnéticas.

Eles aplicaram um campo magnético rotativo sobre uma solução contendo estas esferas em suspensão, o que fez com as esferas espontaneamente formassem pequenas cadeias que começaram a girar, acompanhando o campo magnético.

O movimento giratório das pequenas cadeias gera uma corrente capaz de carregar partículas ao longo do líquido - até mesmo partículas com uma massa 100 vezes maior do que cada esfera isolada.

Microformigas carregam objetos 100 vezes mais pesados do que elas próprias
Os pesquisadores chamam suas partículas coloidais superparamagnéticas de "microformigas" devido à sua capacidade de se movimentar "carregando" objetos muito maiores do que elas próprias. [Imagem: Christine Daniloff/MIT]

Microformigas

Alexander-Katz refere-se às esferas microscópicas - cada uma mede 1 micrômetro de diâmetro - como "microformigas" devido à sua capacidade de se movimentar "carregando" objetos muito mais pesados do que elas próprias.

As microformigas poderão fornecer uma alternativa mais simples e barata do que os atuais mecanismos utilizados na microfluídica. Hoje, a maioria dos biochips utiliza válvulas e bombas para controlar o movimento dos fluidos em seu interior.

Mas o novo sistema poderá dispensar até mesmo os microcanais usados nos biochips, com os movimentos sendo controlados inteiramente através de variações de campo magnético externo, que se incumbirá de manter os fluidos separados ou fazê-los se misturarem conforme o necessário.

A rigor, passa a ser possível controlar as reações e as análises do interior dos biochips por software, em vez de utilizar um hardware fixo para cada tipo de reação química. Com isto os biochips poderão ser reconfigurados através de alterações no software de controle, criando o que Alexander-Katz chama de "microfluídica virtual".

Aplicações médicas

Os pesquisadores afirmam que este sistema de micromovimentação poderá ter aplicações na detecção de elementos-traço na poluição ambiental e em exames e tratamento médicos - por exemplo, levando partículas para pontos específicos do corpo enquanto o paciente passa por um exame de ressonância magnética.

Embora as aplicações médicas possam levar muitos anos para serem desenvolvidas, principalmente por causa das rigorosas exigências dos testes de segurança, Alexander-Katz afirma que os novos biochips poderão começar a ser testados "dentro de um ano ou pouco mais."

Isto exigirá apenas a reprodução em escala maior do sistema básico que foi utilizado na pesquisa, construindo estruturas mais complexas para avaliar o funcionamento das microformigas.

Outras pesquisas

Para conhecer outras pesquisas de micromovimentação veja Gel "vivo" reproduz movimento biológico sem impulso externo e Cientistas criam correia transportadora para a era da Nanotecnologia.

Também já existem outras abordagens para biochips reprogramáveis dinamicamente e sistemas de movimentação dos fluidos em seu interior utilizando luz.

Para outros avanços na área, veja a seção de Biochips.

Bibliografia:

Controlled surface-induced flows from the motion of self-assembled colloidal walkers
Charles E. Sing, Lothar Schmid, Matthias F. Schneider, Thomas Franke, Alfredo Alexander-Katz
Proceedings of the National Academy of Sciences
December 18, 2009
Vol.: Published online before
DOI: 10.1073/pnas.0906489107




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