Pesquisadores da Universidade Técnica de Munique (TUM) anunciaram recentemente o que pode ser o primeiro passo na criação de máquinas moleculares artificiais: um motor em escala supramolecular (porém microscópico) alimentado por um combustível químico para fornecer movimento rotacional.
Descrito em um estudo publicado recentemente na revista Chem, o primeiro dispositivo da espécie fora do reino da biologia funciona como um motor de corda, composto por uma fita minúscula feita de moléculas especiais. Quando a energia é adicionada, a fita se enrola e se move como uma pequena barbatana, permitindo ao motor empurrar objetos.
Inspirado nas arqueas, bactérias primitivas que movem seus flagelos com auxílio do combustível celular trifosfato de adenosina (ATP), no novo motor "um combustível químico de tamanho nanométrico alimenta a rotação direcional, a contração e o movimento de nanofitas supramoleculares de tamanho micrométrico".
Como funciona um motor supramolecular?
Uma replicação sintética dessa estrutura arqueana ainda não havia sido criada até agora. O protótipo desenvolvido pela equipe de pesquisa liderada pelo professor Job Boekhoven consiste em fitas peptídicas desenvolvidas pela equipe, que são ativadas quando um combustível químico (não ATP) é adicionado.
Esses peptídeos são cadeias de aminoácidos, as moléculas que se combinam para construir proteínas dentro das células biológicas. Quando um combustível químico entra na formação, esses polipeptídeos se enrolam, formando pequenos tubos giratórios. Tais estruturas são nanométricas, mas podem ser observados com o emprego de um microscópio.
O motor resultante funciona como qualquer dispositivo de transformação de energia potencial em mecânica. Sua velocidade pode ser controlada por meio do ajuste da quantidade de combustível adicionada, assim como a direção do movimento de rotação, no sentido horário ou anti-horário, pode ser determinada pela estrutura dos blocos moleculares das fitas.
Quais aplicações teria um motor supramolecular?
Esquema da ativação e desativação do motor, e estado das fitas e suas mudanças com o combustível.Fonte: Brigitte Kriebisch et al.
Para entender como um motor supramolecular poderia ser usado na prática, os autores se uniram ao professor de biofísica molecular da TUM, Matthias Rief, que trabalha em métodos de medição óptica de última geração. Juntos, descobriram que as fitas têm força suficiente para mover objetos micrométricos.
Com base nessa constatação, os autores propuseram que, se unirem várias dessas fitas, poderiam criar "microwalkers", dispositivos microscópicos capazes de rastejar em superfícies. Quando viáveis, esses microcaminhantes poderiam transportar medicamentos dentro do corpo para um órgão específico, ou nadar através dos vasos sanguíneos, caçando células tumorais.
No entanto, até a implantação definitiva desse tipo de motor ainda há um longo caminho a ser percorrido. Isso porque o combustível usado pelos pesquisadores ainda não é adequado para uso em um organismo, por ser tóxico. Por enquanto, esse desafio precisa ser resolvido para que a tecnologia seja efetivamente implantada em aplicações médicas.
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