Brasileiros criam solvente universal, que dissolve quase qualquer coisa

Com informações da UFMG - 15/06/2011

O solvente universal está pronto para ser aplicado e ter sua tecnologia transferida a empresas que desejem produzir e comercializar o produto em larga escala.[Imagem: Sara Grunbaum/UFMG]

Pesquisadores da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) descobriram e depositaram pedido de patente de um composto que dissolve praticamente qualquer material orgânico ou inorgânico.

O agente resolve um problema antigo ao ser capaz de dissolver sem alterar a composição química da substância.

A dissolução é um passo essencial para a análise de amostras, usada para avaliações de controle de qualidade ou da presença de componentes inorgânicos ou orgânicos, tóxicos ou não.

Os autores da descoberta são os professores Claudio Luis Donnici e José Bento Borba da Silva, do Departamento de Química da UFMG.

A substância, registrada com a marca Universol, está pronta para ser aplicada e ter sua tecnologia transferida a empresas que desejem produzir e comercializar o produto em larga escala.

Solvente universal

Segundo Donnici, o Universol é útil, por exemplo, para mostrar se um cosmético ou um alimento contém metal pesado, ou se a casca de uma árvore a ser utilizada para produzir um medicamento está contaminada com metais ou substâncias tóxicas.

"Ele também dissolve rapidamente carnes, unha, cabelo, pele, sementes, cereais ou qualquer outra matéria orgânica", comenta o professor.

Segundo Donnici, o composto é um agente solubilizante simples, eficiente e reprodutível, que dissolve praticamente qualquer tipo de amostra em um tempo que varia de um a 30 minutos. "Por isso pode ser considerado um agente solubilizante praticamente universal".

Outra vantagem do solvente é promover a solubilização à temperatura ambiente e, em quase todos os casos, sem necessidade de uso de métodos adicionais, como ultrassom e micro-ondas.

"Apesar do seu enorme poder solubilizante, o Universol é um reagente seguro, que pode ser manipulado sem complicações em qualquer laboratório e com a utilização de frascos de vidro ou de plástico (tipo eppendorf) comuns", informa.

Solubilização rápida

Claudio Donnici ressalta que outros agentes conhecidos de solubilização demoram cerca de 12 horas para dissolver, por exemplo, amostras de unhas ou de fios de cabelo, enquanto o Universol realiza essa solubilização em cerca de 30 minutos.

"Com o desenvolvimento desse método, mais simples e adequado para preparação de amostras, evitam-se dissoluções ácidas, extrações e outras dificuldades para o uso de técnicas espectrométricas de análise química, tornando-o mais viável para análises de grande quantidade de qualquer tipo de amostras para avaliação da sua composição química, especialmente quanto aos componentes inorgânicos", explica.

A equipe realizou testes com diversos materiais e demonstrou a eficácia do agente em alimentos, desde bebidas a cereais a sementes; em qualquer tecido animal ou vegetal; amostras minerais e inorgânicas ou biológicas, a exemplo de cogumelos, insetos e microrganismos, bem como em resíduos biológicos e materiais petroquímicos da área de cosméticos, o que possibilitou a realização de testes cromatográficos e espectrométricos, para análises das mais diversas.

"O grande trabalho foi mostrar o escopo e a confiabilidade da técnica para os mais variados tipos de amostra", informa Donnici.

Simplicidade impressionante

Donnici conta que os estudos foram patrocinados por um programa da Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (Fapemig), cujo objetivo era consolidar estudos ambientais avançados.

"A intenção era estabelecer novas tecnologias científicas e computacionais para omonitoramento ambiental e análise de poluentes. Dentre as várias descobertas realizadas nesses anos de pesquisas, destacamos o desenvolvimento do Universol", comenta.

"O problema preliminar de análise química orgânica ou inorgânica dos mais diversos materiais é obter a total dissolução das amostras, com a formação de soluções homogêneas, de modo a não alterar sua composição química", esclarece.

Donnici revela que a equipe ficou impressionada com o que descobriu, uma vez que a composição é relativamente simples e barata, "de alta eficiência e rapidez e de escopo e aplicabilidade enormes".

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Universol

Laser vivo: célula humana emite raios laser

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/06/2011

O laser biológico será útil para a criação de interfaces entre a eletrônica e os organismos biológicos, incluindo as próteses inteligentes, as interfaces neurais e os exoesqueletos. [Imagem: Gather/Yun]

Embora encontrando cada vez mais usos na área da saúde, a emissão dos raios laser sempre esteve associada com materiais inertes, como cristais, espelhos e lentes.

Agora, pela primeira vez, cientistas demonstraram que um organismo biológico é capaz de emitir laser.

Laser vivo

Malte Gather e Seok Hyun Yun, trabalhando juntos no Hospital Geral de Massachusetts, nos Estados Unidos, modificaram geneticamente uma célula para que ela expressasse a proteína fluorescente verde, a chamada GFP (Green Fluorescent Protein).

A luz emitida por essa proteína é não-coerente - como a luz de uma lâmpada. Mas os cientistas transformaram-na na base para a geração da luz laser a partir da célula onde ela está implantada.

O isolamento da GFP valeu o Prêmio Nobel de Química de 2008 aos cientistas que trabalharam para que ela se tornasse um instrumento incomparável nas pesquisas biológicas e médicas e uma das principais ferramentas da engenharia genética.

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Os dois pesquisadores agora usaram essa proteína para amplificar os fótons, transformando uma única célula em uma fonte de laser, que emite pulsos com duração de alguns nanossegundos cada um.

Os lasers pulsados são importantes em aplicações que vão dos vídeos holográficosà destruição de vírus no sangue, embora ainda não esteja claro se o laser vivo poderá ter utilidade tão ampla.

O laser celular foi montado colocando uma única célula em uma microcavidade composta por dois espelhos altamente reflexivos, espaçados por 20 milionésimos de metro. [Imagem: Gather/Yun]

Laser biológico

Os dois pesquisadores montaram um dispositivo composto de um cilindro de 2,5 centímetros de comprimento, com espelhos em cada uma das extremidades, preenchido com uma solução de GFP em água.

Depois de confirmarem de que a solução de GFP é capaz de amplificar uma energia de entrada - um outro laser de luz azul - para produzir seus próprios pulsos de luz laser, os pesquisadores estimaram a concentração de GFP necessária para produzir o efeito laser.

O passo seguinte foi desenvolver uma linhagem de células humanas expressando a GFP nos níveis necessários - os cientistas usaram células embrionárias do rim humano.

O laser celular foi montado colocando uma única célula expressando a GFP - com um diâmetro entre 15 e 20 milionésimos de metro - em uma microcavidade composta por dois espelhos altamente reflexivos, espaçados por 20 milionésimos de metro.

Uma descoberta inesperada foi que o próprio formato circular da célula funcionou como uma lente, focalizando a luz e induzindo a emissão de luz laser em níveis de energia mais baixos do que aqueles do dispositivo inicial baseado na solução de GFP.

Curiosidade de cientista

"Desde que foram desenvolvidos cerca de 50 anos atrás, os lasers têm sido construídos com materiais tais como cristais, corantes e gases purificados como meio de ganho óptico, dentro dos quais pulsos de fótons são amplificados enquanto refletem-se continuamente entre dois espelhos", comenta Yun. "O nosso trabalho é o primeiro relato de um laser biológico baseado em uma única célula viva."

Para seu colega Malte Gather, o grande motivador da pesquisa foi a curiosidade científica de saber se o laser era algo absolutamente artificial ou se essa emissão coerente de luz poderia ser feita no interior de organismos vivos.

A GFP - que é uma proteína encontrada originalmente em algumas espécies de medusa - mostrou-se interessante para a pesquisa porque ela pode ser induzida a emitir luz sem que seja necessário usar enzimas adicionais.

Uma descoberta inesperada foi que o próprio formato circular da célula funcionou como uma lente, diminuindo o nível de energia necessário para emissão do laser. [Imagem: Gather/Yun]

Terapias fotodinâmicas

As células usadas no laser biológico sobreviveram ao processo de produção da luz laser, chegando a produzir centenas de pulsos.

"Embora os pulsos individuais de laser durem apenas alguns nanossegundos, eles são brilhantes o suficiente para serem facilmente detectados, com informações úteis que podem representar formas totalmente novas de analisar as propriedades de um grande número de células de forma quase instantânea", afirma Yun.

A possibilidade de gerar laser a partir de uma fonte totalmente biológica poderá dar um novo impulso às promissoras terapias fotodinâmicas - uma das mais eficientes, por exemplo, para a eliminação do câncer de pele.

Comunicação óptica celular

"Um dos nossos objetivos a longo prazo será encontrar formas de levar as comunicações ópticas e a computação, feitas atualmente com dispositivos eletrônicos inertes, para a esfera da biotecnologia," acrescenta Gather.

Isto poderá ser particularmente útil para a criação de interfaces entre a eletrônica e os organismos biológicos, o que inclui as próteses inteligentes, as interfaces neurais e os exoesqueletos.

O próximo passo da pesquisa será tentar implantar os espelhos dentro da própria célula, criando um laser biológico autocontido e totalmente portável.

Bibliografia:

Single-cell biological lasers
Malte C. Gather, Seok Hyun Yun
Nature Photonics
12 June 2011
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphoton.2011.99

Cientistas criaram um laser vivo, dando a uma célula humana a capacidade para emitir luz laser.

Fio biológico abre caminho para micróbios geradores de energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/06/2011

A proteína encontrada na superfície da bactéria ajuda a explicar como uma cadeia de átomos de ferro forma uma espécie de fio que permite que a eletricidade escoe de dentro da célula para o seu exterior.[Imagem: Clarke et al./Pnas]

Biobaterias

O uso de bactérias para gerar energia ficou um pouco mais perto da realidade graças a uma descoberta de cientistas da Universidade East Anglia, no Reino Unido.

A equipe do Dr. Thomas Clarke desvendou a estrutura molecular exata das proteínas que permitem que as bactérias transfiram cargas elétricas de dentro para fora de suas células.

Ricas em ferro, essas proteínas funcionam como um verdadeiro fio biológico, com grandes possibilidades de exploração tecnológica.

Isto significa que os cientistas agora podem desenvolver técnicas para "ancorar" as bactérias diretamente aos eletrodos, criando células a combustível microbianas de alta eficiência - as também chamadas biobaterias.

Transferência de elétrons
Embora já tenham sido construídas biobaterias alimentadas por xixi, a descoberta pode também dar um impulso ao desenvolvimento de células a combustível alimentadas por detritos animais ou humanos, além de agentes biotecnológicos capazes de eliminar poluentes do solo.
"Este é um avanço entusiasmante no nosso entendimento de como algumas espécies de bactérias movimentam os elétrons de dentro para fora de uma célula," afirmou o Dr. Clarke.
"Identificar a estrutura molecular precisa das proteínas-chave envolvidas nesse processo é um passo crucial para a utilização dos micróbios como uma fonte viável de energia no futuro," prevê ele.
Fio biológico
Os cientistas já sabiam que as bactérias produzem nanofios condutores de eletricidade.
Depois, eles descobriram uma espécie de respiração primordial, na qual as bactérias usam o ferro presente nos minerais para a transferência de elétrons, abrindo a possibilidade da criação de biocélulas a combustível sem as células.
Nesta nova pesquisa, a equipe do Dr. Clarke trabalhou com a mesma bactéria, a Shewanella oneidensis.
Usando uma técnica chamada cristalografia de raios X, eles descreveram a estrutura das proteínas que, ligadas à superfície da bactéria, funcionam como fios através dos quais os elétrons são transferidos.

Bibliografia:

Structure of a bacterial cell surface decaheme electron conduit
Thomas A. Clarke, Marcus J. Edwards, Andrew J. Gates, Andrea Hall, Gaye F. White, Justin Bradley, Catherine L. Reardon, Liang Shi, Alexander S. Beliaev, Matthew J. Marshall, Zheming Wang, Nicholas J. Watmough, James K. Fredrickson, John M. Zachara, Julea N. Butt, David J. Richardson
Proceedings of the National Academy of Sciences
May 2011
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1073/pnas.1017200108