Primeiro motor elétrico feito com DNA tem controle total

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/07/2022

O motor elétrico de DNA tem controle total, incluindo velocidade e inversão de rotação.
[Imagem: Anna-Katharina Pumm et al. - 10.1038/s41586-022-04910-y]

Motor de DNA

Pesquisadores alemães construíram o primeiro motor elétrico molecular usando o método de origami de DNA.

A nanomáquina feita de material genético monta-se sozinha, seguindo as instruções codificadas pelos pesquisadores nas moléculas sintéticas de DNA.

Depois de pronto, ele é acionado como qualquer motor elétrico, convertendo a energia elétrica em energia cinética - os nanomotores construídos até agora são controlados por luz, calor ou magnetismo.

Outro destaque é a capacidade de controle, difícil de se obter em nanomáquinas: O motor de DNA pode não apenas ser ligado e desligado, mas é possível também controlar sua velocidade e até seu sentido de rotação.

"Se desenvolvermos ainda mais o motor, poderemos possivelmente usá-lo no futuro para conduzir reações químicas definidas pelo usuário, inspiradas em como a ATP sintase faz o ATP acionada por rotação. Então, por exemplo, superfícies poderão ser densamente revestidas com esses motores; então você adiciona os materiais de partida, aplica uma pequena tensão CA e os motores produzem o composto químico desejado," prevê o professor Hendrik Dietz, da Universidade Técnica de Munique.

A coisa real é bem mais feia do que os motores usados nos carros elétricos, mas funciona.
[Imagem: Anna-Katharina Pumm et al. - 10.1038/s41586-022-04910-y]

Nanomotor elétrico de DNA

O nanomotor elétrico é composto por três componentes: base, plataforma e braço do rotor.

A base tem aproximadamente 40 nanômetros de altura e é fixada a uma placa de vidro em solução por meio de ligações químicas. O braço do rotor, com cerca de 500 nanômetros de comprimento, é montado na base, para que possa girar.

O outro componente, a plataforma, é fundamental para que o motor funcione, conectando o braço do rotor à base. Essa plataforma contém saliências que influenciam o movimento do braço do rotor. Para ultrapassar as saliências e girar, o braço do rotor deve dobrar um pouco para cima, semelhante a uma catraca.

Com a energia desligada, os braços do rotor movem-se aleatoriamente em uma direção ou outra, acionados por colisões aleatórias com moléculas do solvente no qual o motor inteiro precisa ficar mergulhado.

Assim que a chave é ligada, liberando uma corrente alternada, os braços do rotor giram de maneira direcionada e contínua. A velocidade máxima atingida pelo motor de DNA foi de 250 rpm.

Catraca browniana

O movimento direcional resulta de uma superposição da força elétrica oscilante (alternada) com as forças experimentadas pelo braço do rotor devido aos obstáculos da catraca - esse mecanismo é conhecido como "catraca browniana intermitente".

A velocidade e a direção da rotação podem ser controladas invertendo a direção do campo elétrico ou através da frequência e da amplitude da tensão alternada.

"O novo motor tem capacidades mecânicas sem precedentes: Ele pode atingir torques na faixa de 10 piconewtons vezes nanômetro. E pode gerar mais energia por segundo do que é liberada quando duas moléculas de ATP são divididas," disse o pesquisador Ramin Golestanian.

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