Entrevista com o professor Marco Aurélio C. Pacheco - Parte 2

Entrevista com o professor Marco Aurélio C. Pacheco - Parte 1

Entrevista com a Pós Doutoranda Luciana Dornnelas

Entrevistamos a Pós Doutoranda Luciana Dornnelas, que faz sua pós em nanotecnologia.

A Luciana é formada em química e é especialista em química inorgânica, com títulos de Mestrado e Doutorado nesta referida área.

Somos um grupo de estudantes de engenharia da PUC e estamos montando um blog com as melhores informações do surpreendente mundo nano. Nosso intuito é estimular os novos alunos de engenharia da PUC-Rio a pesquisarem mais sobre este tema. E para isso, nada melhor do que entrevistar alguém que sirva de exemplo para nós estudantes, ainda mais, alguém de nossa própria faculdade ( PUC - Rio), e que lida diariamente com a nano tecnologia através de pesquisas.

Nano Mais:

E como sabemos que você é responsável por pesquisas sobre nano, poderia nos falar um pouco sobre algumas delas?

Luciana: Eu trabalho com Nanotecnologia aplicada para a medicina, o que estou desenvolvendo são moléculas carreadoras de fármacos, só que numa escala muito pequena, os “nanofármacos”.

A idéia é pegar um fármaco que não é nano e inserir numa molécula que é nano.

Como no caso do câncer, utilizamos da quimioterapia para cura do mesmo; são dosagens quimioterápicas muito altas e, de tão agressivas, dão muitos efeitos colaterais, pois estes remédios não são seletivos quanto às células, atacam as células tanto cancerosas, quanto as sadias.

Nano Mais: Diga-nos qual a importância da sua pesquisa para o mundo?

Luciana: Então, o que estamos tentando desenvolver  é  uma distribuição deste fármaco mais controlada e ao invés do próprio se dispersar em todo o corpo e destruir tudo que é célula, ele somente iria chegar numa célula específica, a célula cancerosa (como o exemplo citado anteriormente). Com isso a dosagem do remédio seria muito menor, ou seja, muito menos dosagem de princípio ativo; e como vai ser tão específico no tratamento, o tempo de tratamento seria muito menor e os danos causados pelos efeitos colaterais, também,  seriam reduzidos. Então teríamos um aumento significativo na eficácia.

O carreador é facilmente eliminado, pois é uma molécula hidrossolúvel. Dando assim para esses fármacos serem ingeridos via oral e eliminados, depois de realizar suas funções, pela urina.

Nano Mais: Quais são as dificuldades que você encontra para obter o produto final que almeja?

Luciana: Como é muito difícil de fazer materiais em escala nano e estes possuem comportamentos inesperados, com a ajuda do Reinaldo (responsável pelos cálculos computacionais), é possível  realizar o encaixe entre os nanofármacos e os carreadores fazendo simulações computacionais, encontrando, assim, o melhor modo de obter uma estabilidade entre estes dois elementos. Unindo o teórico com o experimental podemos ver se o que imaginamos será possível de se produzir.

Nano Mais: Nós perguntamos a você como um aluno da graduação poderia ajudar e participar de pesquisas, principalmente com relação a iniciação científica?

Luciana: Aqui existem vários alunos trabalhando em diferentes setores numa mesma pesquisa.  E  sempre existe procura por novos alunos de iniciação. Marcos Aurélio (responsável pela engenharia de Nano Tecnologia da PUC), sempre que haja alguém que queira trabalhar, mesmo sem bolsa, abriga a todos e sempre dá oportunidades. Ainda mais que a nano tecnologia é um mundo interdisciplinar, fazendo desta uma área que aceita diversas outras.

Depende também do aluno, este tem que ter interesse pelo que o professor desenvolve. Não adianta chegar para um professor e falar que aceita qualquer coisa, ainda mais sendo algo diferente do que o aluno realmente almeja para a sua carreira. Também, não é só para as idéias dos professores que se abrem vagas para a iniciação. Se um aluno tiver uma idéia pode apresentar para um professor específico  que ele lhe dará o seu apoio.

Nano Mais: Como está a nanotecnologia no Brasil? Existem oportunidades  em outros lugares do país além de grandes faculdades como a PUC-Rio?

Luciana: Há 10 anos, falar de nanotecnologia no Brasil era inovação e, mesmo com essa defasagem em relação ao mundo externo, o Brasil neste período cresceu muito e, atualmente, está com projeções muito grandes de evolução em todas as áreas.

Existem sim outros lugares, mas acho que a PUC é pioneira no Brasil com a Engenharia de Nanotecnologia.

Entrevista com Reinaldo Bellini Gonçalves

Entrevistamos Reinaldo Bellini Gonçalves, que trabalha com o professor Marco Aurélio C. Pacheco no doutorado em engenharia elétrica na PUC-Rio.

Microscópio de força atômica

Nano Mais: O que você faz?

Reinaldo: Basicamente o que eu faço é tentar mostrar ou ver o que os químicos não conseguem ver, ver a molécula átomo a átomo, o que só poderia ser possível com um microscópio de força atômica.
Para entender todas as interações que acontecem dentro do corpo, precisamos entender em um nível molecular o que acontece. Cristais obtidos por químicos têm tamanho micro ou nano, com um programa de computador, e eu tenho essa molécula um bilhão de vezes aumentada. E a partir do momento em que eu tenho essa molécula formada no computador, eu vou simular a sua inserção em uma caixa cúbica de moléculas de água e vou fazer com que haja uma interação de força (F=m*a), do tempo zero até o tempo final dessa molécula. Isso vai me dar uma dinâmica do sistema, como o sistema se comporta em um determinado período de tempo. Ao final desse período de tempo (quando o sistema está em equilíbrio termodinâmico), meço as propriedades termodinâmicas e assim posso falar para o químico se é ou não possível formar um complexo de interesse.
Claro que os modelos não são a realidade, para fazer esses cálculos eu simplifico as moléculas, falo que elas não têm elétrons, como se fossem somente bolas carregadas. Você pode me perguntar, porque eu tiro os elétrons, isso não é irreal? É um pouco irreal sim, mas como meu sistema é muito grande - tenho 146 mil átomos para simular, o que é muito custoso –, eu coloco os elétrons e vejo a geometria das ligações químicas, parametrizo isso e depois faço o cálculo maior sem contar os elétrons. Então quando eu vou fazer esse cálculo, do tempo um até o tempo final, eu já tenho implicitamente que os parâmetros quânticos estão todos feitos lá, então eu só preciso descrever a energia potencial, porque é ela quem vai descrever as interações que acontecem no sistema até que ele atinja o equilíbrio termodinâmico.

Nano Mais: Como nosso blog é focado na área da medicina e biologia, você poderia nos dizer de forma simples como os nanofármacos chegam ao seu lugar de atuação, dentro do organismo?
Reinaldo: Um comprimido é feito de forma que quando ele chegar no estômago vai se dissolver, se o fármaco estiver carregado ele vai ser liberado no estômago, caso contrário, ele é liberado no intestino. Do intestino este vai para a corrente sangüínea, onde é transportado, e vai se dirigir para o órgão que eu quero, pois esse fármaco tem uma geometria, de forma que ele só vai encaixar no lugar que eu quero. Esse fármaco vai se ligar ao sitio ativo das proteínas que estão causando uma doença e irá desativá-las. Então porque nós fazemos os nanofármacos se já existe esse tipo de medicamento? Os nanofármacos vão viajar através do corpo e vão se liberar em regiões de ph específico, tratando as doenças de forma localizada. A nossa vantagem está na biodisponibilidade, que é a quantidade do fármaco que depois de entrar no corpo está realmente disponível para atingir a parte de interesse. O carreador do fármaco vai evitar que o fármaco se degrade na travessia pelo corpo, chegando em uma maior quantidade. E a eliminação dos carreadores desses fármacos é feita pelos rins. Existe a probabilidade do fármaco não se encaixar no seu alvo, por uma questão de isomeria, logo eu tenho certeza que pelo menos 50% vai atuar no lugar de interesse pela questão de isomeria, e pelo fato de ele efetivamente não chegar no alvo, eu posso esperar que de 10 a 20% do fármaco vai realmente atuar no sitio de ação.

Nano Mais: Quais são as vantagens e desvantagens dos nanofármacos?
 

Reinaldo: Uma das vantagens é que em um sistema é possível levar mais de um fármaco, e eles fazem com que o fármaco fique mais solúvel em água, aumentando a capacidade deste não ser tóxico, mesmo que não chegue ao sitio de atuação ele será eliminado, e não irá atingir as células sadias. Eles diminuem os efeitos colaterais, o tempo de tratamento.
Mas também existem problemas, dependendo da concentração dos fármacos, eles podem levar à morte instantânea.

Nano Mais: Existem outros lugares além da PUC-Rio, aqui no Brasil, atuando nessa mesma área de pesquisa?

Reinaldo: Sim, essa é uma indústria muito competitiva, por exemplo, a Fundação Oswaldo Cruz, está investindo fortemente na mesma área que nós estamos atuando. Atualmente há muita gente capacitada para trabalhar nessa área.

Grafeno – Processadores acima de 500 Ghz em um futuro próximo

Continuando com o grafeno...  

Parece que o silício, material utilizado em grande quantidade para a fabricação de processadores  e outros componentes eletrônicos, está com seus dias contados. Embora a cada ano surjam dispositivos mais eficientes, as limitações do material se tornam cada vez mais evidentes aos olhos dos desenvolvedores.

Nos últimos anos, a tendência para obter equipamentos melhores foi apostar na miniaturização dos componentes. Porém, conforme essa tecnologia mostra sinais de desgaste e se torna mais difícil alcançar desempenhos mais elevados, aumentam os esforços na busca por materiais baratos que sejam capazes de substituir o silício.

A aposta de material para os componentes do futuro é o grafeno, uma forma pura de carbono descoberta em 2004. 

Enquanto o silício suporta no máximo frequências entre 4 a 5 GHz, esse valor pode passar dos 500 Ghz caso o material utilizado seja o grafeno, devido às particularidades do material. 

O Massachusetts Institute of Technology (MIT) desenvolveu um chip que tem o grafeno como base, capaz de multiplicar frequências. Após cruzar o chip, foi possível dobrar a frequência de um sinal eletromagnético, o que abre a possibilidade de criar componentes eletrônicos muito mais eficientes.

Fonte: http://balaiodegato.net/

Grafeno, a nova geração da nanotecnologia

Então, o que é o grafeno?

O Grafeno, uma nova forma de carbono - descoberta, há dois anos, pelo físico Andre Geim, -, com a espessura de apenas um átomo. Foi a criação deste material com propriedades no mínimo exóticas que concedeu a Geim e Konstantin Novoselov, da renomada Universidade de Manchester, o prêmio Nobel de física de 2010.

As formas comuns do carbono são a grafite (onde os átomos são arranjados em "folhas" ligadas entre si por ligações fracas, o que explica suas propriedades lubrificantes) e o diamante (no qual os átomos formam uma estrutura cristalina regular e muito resistente). Os cientistas compararam o arranjo atômico do grafeno à tela de um galinheiro, mas apresentando uma leve ondulação em sua espessura, reforçando, assim, sua estrutura.

Já há muita coisa sobre o grafeno. Esse material, composto de um único plano de um cristal de grafite e que tem, portanto, a mesma estrutura reticular de um nanotubo desenrolado, partilha um grande número das propriedades mirabolantes dos nanotubos de carbono, e notadamente a mobilidade eletrônica a mais elevada, à temperatura ambiente, entre todos os materiais conhecidos.
Essas propriedades fazem das estruturas à base de carbono componentes ideais para as aplicações nos circuitos de alta freqüência.
Além disso, a estrutura intrinsecamente bidimensional do grafeno o torna especialmente adaptado à fabricação de componentes eletrônicos e de circuitos integrados, utilizando os procedimentos planares familiares à indústria dos semicondutores."Nossa pesquisa coloca o grafeno como o material mais forte já medido, cerca de 200 vezes mais forte do que o aço estrutural," diz o pesquisador James Hone. "Seria necessário um elefante, equilibrado sobre a ponta de um lápis, para quebrar uma folha de grafeno "!

Fonte: http://lqes.iqm.unicamp.br/

Cientista diz que nanotecnologia tornará humanos em imortais

A imortalidade é muito perseguida e vista principalmente em obras de ficção científica, mas um cientista em seu momento de futurologista declarou que dentro de 20 anos, os seres humanos poderiam tornar-se imortais, porque o avanço da nanotecnologia irá possibilitar a substituição dos órgãos vitais.

Podemos viver para sempre? De acordo com o cientista Ray Kurzweil, sim, e embora a idéia pareça completamente bizarra, ele disse que não é surpreendente, pois o conhecimento de que o mundo tem em relação à genética e nanotecnologia está se movendo tão rapidamente que em 20 anos sua previsão será uma realidade.

“O pâncreas artificial e os implantes neurais já estão disponíveis” , disse ele. Assim, se continuarmos a evoluir no mesmo sentido, provavelmente, se criará um coração ou um fígado para serem utilizados em transplantes. Kurzweil não está sozinho em sua teoria, muitos outros de seus colegas pensam desta maneira. “Chegará o momento em que os nano-robôs vão substituir as células do sangue e fazer o seu trabalho” de forma mais eficaz. Ele acrescentou ainda que seremos como super atletas, escreveremos livros em minutos e até mesmo mergulharemos sem a necessidade de oxigênio.

Não sei se realmente as previsões de Ray Kurzweil se tornarão realidade, mas uma questão que levanto é, daqui a 20 anos ainda teremos um planeta em condições de ser habitado?

Fonte: Forum PCs