Pesquisadores do Centro de Tecnologias Eletroquímicas-IK4 (CIDETEC), Espanha, em colaboração com a Universidade de Berkley, EUA, e com o Conselho Superior de Investigações Cientificas, desenvolveram dois tipos de biosensores, um eletroquímico capaz de detectar possíveis mutações no DNA e um óptico. Os resultados das pesquisas foram publicados na edição de março do jornal NanoLetter, uma publicação da Sociedade Americana de Química (American Chemical Society).
Os nanosensores são usados para a transmissão de informações sobre nanopartículas, de origem biológica ou químicas. A utilização dos biossensores inclui diversos campos da medicina, assim como dispositivos para a construção de outros nanoprodutos.
O dispositivo produzido utiliza apenas um nanotransmissor, constituído por um simples nanotubo de carbono, permitindo a detecção de sondas de DNA não modificado. Os sensores eletroquímicos que possuem alta sensibilidade, normalmente, necessitam que as moléculas sejam marcadas para serem detectadas. Esse procedimento aumenta ainda mais a sensibilidade do sensor. Particularmente nesta pesquisa, o uso do nanotubo de carbono tornou possível a detecção da sequência de forma direta. A alta sensibilidade do material dispensa a necessidade de modificação do DNA.
Cada doença genética possui uma seqüência genes específica, podendo o gene causador da patologia ser conhecido ou não. Nesses casos, o sensor pode detectar as seqüências de DNA, pois eles são naturalmente seletivos.
A Cidetec-IK4 projetou e sintetizou um polímero que possibilita a modificação posterior do nanotubo, que atua como um fixador para o DNA, através das moléculas presentes na superfície do material. O estudo comprovou que a ausência do polímero impede o funcionamento do nanosensor. A contribuição do projeto foi a de possibilitar o funcionamento dos nanotubos a partir do uso do polímero para a fabricação do nansensor.
Ao desenvolver essa tecnologia de detecção de mutações no DNA usando nanosensores, abre-se um grande leque de possibilidades para o uso desse procedimento com outros tipos de moléculas e também para o estudo de doenças genéticas.
Nanotubos de carbono
Esses materiais são estruturas cristalinas de forma cilíndrica, composta por átomos de carbono com hibridização sp2 de seus orbitais. Eles caracterizam-se por serem muito resistentes à tensão mecânica e por isso podem ser utilizados, por exemplo, na produção de fibras para usos diversos. Dependendo da orientação da sua rede cristalina podem ser classificados como condutores ou semi-condutores,. Esse material pode ser aplicado em micro circuitos e nano-eletrônicos, além de serem bons condutores de calor.
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O modelo de dupla-hélice da molécula de DNA, proposto pelos cientistas Watson e Crick, está servindo de base para os cientistas do Biodesign Institute, da Universidade do Estado do Arizona, para a construção de nanoestruturas, a partir da nanotecnologia. Os pesquisadores têm a seu favor características da molécula de DNA, que facilitam as pesquisas. Tais características estão relacionadas à capacidade que esta molécula tem de se auto-montar, através das forças químicas de atração. O DNA é formado por subunidades chamadas de nucleotídeos. Estas, por sua vez, são compostas por uma das quatro bases nitrogenadas, adenina (A), guanina (G), citosina (C) ou timina (T), um açúcar (desoxirribose) e um grupo fosfato. As hélices da molécula se mantêm unidas pelo pareamento de bases (A=T, C=G), por meio de ligações químicas do tipo pontes de hidrogênio. Estudos realizados pelo pesquisador do Biodesign Institute, John Chaput, têm como objetivo oferecer novas marcas de materiais que auxiliem os pesquisadores na montagem de projetos com nanomateriais. Chaput e sua equipe fizeram a primeira estrutura auto-montável, composta de um análogo sintético do DNA, conhecida como ácido nucléico glicerol (GNA, sigla em inglês). Os dados da pesquisa foram publicados recentemente no Journal of the American Chemical Society. A única diferença estrutural existente entre o DNA e o GNA é um açúcar presente na molécula. O GNA tem o glicerol, que possui três carbonos no lugar da desoxirribose do DNA (ácido desoxirribonucléico), que possui cinco. O objetivo dos pesquisadores foi o de construir moléculas sintéticas com estrutura semelhante à do DNA, mas que tivessem propriedades que não são encontradas naturalmente nesta molécula. Os pesquisadores descobriram que a molécula do GNA se comporta como um enantiômero. Em química, são chamados de enantiômeros os compostos que são a imagem refletida do outro e não são sobreponíves, a exemplo do que acontece com as mãos. Essa propriedade possibilitou a utilização do GNA na síntese de nanoestruturas. As pesquisas mostraram também que a molécula do GNA tem maior tolerância ao calor do que nanoestruturas do DNA. Essas informações possibilitam aos pesquisadores a exploração de novas tecnologias e o desenvolvimento de novas estruturas. O GNA é um ácido nucléico análogo ao DNA. Os ácidos nucléicos análogos têm componentes estruturais semelhantes aos existentes (DNA e RNA) e são usados em pesquisas nas áreas de medicina e de biologia molecular. Na medicina, diversos nucleosídeos (nucleotídeo sem o grupamento fosfato) funcionam como antivirais ou agentes carcinogênicos. Na biologia molecular, os ácidos nucléicos são usados em diversos tipos de pesquisas como, por exemplo, entre outras, na investigação de características estruturais dos ácidos nucléicos e no estudo sobre as possíveis alternativas para o sistema natural em biologia sintética. A nanotecnologia e os ácidos nucléicosA nanotecnologia está associada a diversas áreas de pesquisa e produção, em uma escala conhecida como atômica ou nano (é um prefixo no SI de unidades, denotando um fator de 10-9)). Essa tecnologia tem como princípio básico a construção de estruturas e novos materiais a partir dos átomos. O desafio dos cientistas é o de controlá-los de forma precisa e individual. Entre os diversos campos de pesquisas, a nanotecnologia dos ácidos nucléicos, DNA e RNA, tem apresentado um grande desenvolvimento. A nanotecnologia do DNA utiliza as propriedades dessa molécula e de outros ácidos nucléicos para criar estruturas novas e controláveis. Apesar de a molécula de DNA transportar informação biológica, a nanotecnologia de DNA a utiliza como material estrutural para a construção de novos materiais, tornando-se um exemplo de bionanotecnologia. Em conseqüência disso, surgiram possíveis aplicações na auto-montagem molecular e do DNA na computação. A tecnologia utilizada na montagem de moléculas é conhecida como montador molecular ou nanomontador. O montador molecular é uma máquina nanotecnológica de tamanho bastante reduzido capaz de organizar átomos e moléculas de acordo com instruções dadas. Para que a tarefa seja realizada, são necessários energia, suprimento de matéria-prima (building blocks) e programação, a ser executada pelo montador.O RNA (ácido ribonucléico) possui uma grande variedade de interações e dinâmicas conformacionais que não estão disponíveis no DNA. Essas características do RNA também poderão ser exploradas para a construção de estruturas de nanomoléculas.
