Mariposa inspira nanotecnologia para estudar Mal de Alzheimer

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/05/2011

O revestimento dos nanotúneis existentes na antena da mariposa da seda serviu de inspiração para a criação de nanoporos sintéticos que funcionam como minúsculos instrumentos de medição.[Imagem: Chris Burke]

Imitando a estrutura das antenas da mariposa da seda, pesquisadores desenvolveram um nanoporo que irá ajudar a lidar com uma classe de doenças neurodegenerativas que inclui o Mal de Alzheimer.

Nanoporos

A minúscula ferramenta em forma de túnel - tecnicamente chamada de nanoporo - foi desenvolvida por uma equipe coordenada por cientistas da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

Os nanoporos são essencialmente furos muito pequenos e muito precisos, feitos em uma pastilha de silício. Eles funcionam como minúsculos dispositivos de medição, que permitem o estudo de moléculas individuais e proteínas conforme estas passam através deles.

Mesmos os melhores nanoporos construídos hoje entopem facilmente, o que tem impedido que a tecnologia cumpra todo o seu potencial - os cientistas esperam que os nanoporos permitam a construção de uma nova geração de equipamentos de sequenciamento de DNA mais rápidos e mais baratos, apenas para citar um exemplo.

Biomimetismo

A equipe foi buscar na natureza a inspiração para resolver essas limitações.

A solução veio na forma de uma cobertura oleosa que reveste o nanoporo. O revestimento captura e conduz a molécula de interesse suavemente através do nanoporo, sem causar entupimento.

O revestimento também permite que os pesquisadores ajustem a espessura do nanoporo com uma precisão próxima ao nível atômico.

"Isso nos dá uma ferramenta muito melhor para a caracterização das biomoléculas," disse Michael Mayer, coautor do estudo.

"O nanoporo nos permite obter dados sobre o seu tamanho, carga, forma, concentração e a velocidade com que se montam. Isto poderá nos ajudar a entender, e possivelmente diagnosticar, o que sai errado em uma categoria de doenças neurodegenerativas que inclui Parkinson, Huntington e Alzheimer," explica o cientista.

O revestimento oleoso melhora a funcionalidade dos nanoporos, que se transformam em dispositivos de medição muito sensíveis, capazes de avaliar moléculas individuais. [Imagem: Chris Burke]

Antenas da mariposa da seda

A "bicamada lipídica fluida" foi inspirada em um revestimento que recobre as antenas da mariposa da seda do sexo masculino, que ajuda o animal a detectar o cheiro das mariposas fêmeas que se encontram nas proximidades.

O revestimento captura as moléculas de feromônio no ar e as transporta através de nanocanais no exoesqueleto até as células nervosas, que enviam uma mensagem ao cérebro do inseto.

"Estes feromônios são lipofílicos. Eles tendem a se ligar a lipídios, materiais semelhantes à gordura. Assim, eles ficam presos e se concentram na superfície desta camada lipídica da mariposa da seda. A camada lubrifica o movimento dos feromônios para que eles cheguem onde são necessários. Nosso novo revestimento tem a mesma finalidade," explica Mayer.

Peptídeos beta-amiloide

Uma das principais linhas de pesquisa do grupo é o estudo de proteínas chamadas peptídeos beta-amiloide, que os cientistas acreditam se coagule em fibras que afetam o cérebro no Mal de Alzheimer.

Eles estão interessados em estudar o tamanho e a forma destas fibras, e como exatamente elas se formam.

Para usar os nanoporos em experimentos, os pesquisadores colocam a pastilha perfurada entre duas câmaras de água salgada, uma das quais contém as moléculas a serem estudadas. A seguir, uma corrente elétrica é aplicada entre as câmaras, criando um movimento iônico que força as moléculas a passarem através dos nanoporos.

Conforme a molécula ou proteína atravessa o nanoporo, ela altera a resistência elétrica do poro. A mudança observada dá aos pesquisadores informações valiosas sobre o tamanho da molécula, sua carga elétrica e sua forma.

Bibliografia:

Controlling protein translocation through nanopores with bio-inspired fluid walls
Erik C. Yusko, Jay M. Johnson, Sheereen Majd, Panchika Prangkio, Ryan C. Rollings, Jiali Li, Jerry Yang, Michael Mayer
Nature Nanotechnology
Vol.: 6, Pages: 253-260 (2011)
DOI: 10.1038/nnano.2011.12