13.774 – Mega Techs – Avanços na Nanotecnologia


nanotecnologia (1)
Os nanorobôs

Pesquisadores da universidade de Berkeley, na Califórnia, criaram um tipo de semicondutor nanolaser (os chamados spasers) que promete fazer parte de novas tecnologias em alguns anos. O grande diferencial no projeto de Berkeley é que ele suporta a temperatura ambiente sem qualquer problema.
Até agora, spasers só poderiam ficar em ambientes com temperatura inferior a 250° C, o que impedia sua aplicação comercialmente. O projeto é um grande avanço para a nanotecnologia e abre portas para que o laser seja integrado em chips eletrônicos.
Isso permite que sejam criados equipamentos cada vez menores e com qualidade superior aos existentes no mercado atualmente, como sensores biométricos de alta precisão e circuitos óticos com velocidade até cem vezes maior que a atual.

13.658 – Nanotecnologia para Vencer o Alzheimer


nanochip
Uma equipe de pesquisadores criaram um inovador dispositivo que pode desenvolver novas células dentro do próprio corpo de um paciente, simplesmente agindo na pele. A tecnologia poderia abrir uma série de novas opções de tratamento e transformar definitivamente o paradigma dos tratamentos medicinais.
Criado pela The Ohio State University, a tecnologia é conhecida como Nanotransfection de tecido (THT) (Transfecção nano). Envolve o uso de um chip à base de nanotecnologia e a sua colocação na pele de um paciente. Pode converter uma célula adulta de um tipo para outro, fazendo simplesmente “zapping” do dispositivo utilizando uma pequena carga elétrica. O procedimento não é invasivo. Os resultados foram publicados na revista Nature Nanotechnology.
Designa-se por Transfecção o processo de introdução intencional de ácido nucleico nas células. O termo é usado sobretudo para métodos não-virais nas células eucarióticas. Pode também referir-se a outros métodos e outros tipos de células, embora sejam preferidos outros termos: transformação é usada para descrever a transferência não viral de ADN nas bactérias, células eucarióticas não-animais e nas células de plantas – uma forma particular de transformação refere-se a modificações genéticas espontâneas, como a carcinogénese. O termo transdução é normalmente usado para descrever a transferência de ADN mediada por vírus. [\box]
O dispositivo ainda não foi testado em seres humanos, mas provou ser bem-sucedido com ratos e porcos. Num rato que teve lesões nas pernas, numa semana, o nanochip causou a ocorrência de novos vasos sanguíneos ativos, e na segunda semana, a perna foi totalmente salva. Também ajudou os ratos com lesão cerebral a recuperarem-se de um acidente vascular cerebral.
Os pacientes não precisam de transportar o chip com eles, simplesmente precisam de o ter ligado à pele por alguns segundos para iniciar a reprogramação das células.
Esta nova vertente agora desenvolvida abre um gigante cenário de possibilidades. Este tipo de tecnologia poderá ajudar a reparar o tecido danificado ou mesmo restaurar a função do envelhecimento do tecido em órgãos, vasos sanguíneos e células nervosas. Também poderia desenvolver células cerebrais na pele humana sob a orientação do sistema imunológico de uma pessoa, e essas células poderiam então ser injetadas no cérebro dessa pessoa para tratar condições como a doença de Alzheimer e Parkinson.
Este é mais um meio para atingir um fim, ajudar o ser humano através do desenvolvimento da tecnologia. Estão muitos conceitos a correr lado a lado para garantir que o ser humano recebe não só uma vida mais longa mas, acima de tudo, uma vida com qualidade. Este é o novo desafio da ciência da próxima década. O facto de ser um possível tratamento da Alzheimer já abre uma esperança redobrada a esta tecnologia.

13.569 – Física – O que são máquinas moleculares?


nanomaquinas
É definida como um número discreto de componentes moleculares que desempenham movimentos mecânicos (output) em resposta a estímulos específicos (input).
Geralmente a expressão é aplicada a moléculas que simplesmente imitam funções que ocorrem a nível macroscópico.
O termo também é comum em nanotecnologia e várias máquinas moleculares altamente complexas já foram propostas para o objectivo de construir um montador molecular.
As Máquinas Moleculares podem ser propostas em duas grandes categorias: sintéticas e biológicas.
Aqui estão duas experiências de pensamento que formam a base histórica para máquinas moleculares: o demônio de Maxwell e Ratchet de Feynman (ou catraca browniano). Demônio de Maxwell é bem descrita em outro lugar, e uma interpretação ligeiramente diferente da catraca de Richard Feynman é dado aqui.

Imaginemos um sistema muito pequeno (ver abaixo) de duas pás ou engrenagens ligadas por um eixo rígido e que é possível manter estas duas pás a duas temperaturas diferentes. Uma das engrenagens (em T2) tem uma lingueta que está retificando o movimento do sistema, e, portanto, o eixo só pode se mover em uma rotação no sentido horário, e ao fazê-lo, poderia levantar um peso (m) para cima em cima de catraca. Agora imagine se o remo na caixa T1 estava em um ambiente muito mais quente do que a engrenagem na caixa T2; seria de esperar que a energia cinética das moléculas de gás (círculos vermelhos) que atingem a pá em T1 seria muito mais elevada do que as moléculas de gás que atingem a engrenagem em T2. Por conseguinte, com menor energia cinética dos gases no T2, haveria pouca resistência das moléculas ao colidirem com a engrenagem na direcção oposta estatisticamente. Além disso, o roquete iria permitir a direcionalidade, e lentamente ao longo do tempo, o eixo de roquete iria rodar e, levantando o peso (m).
Como descrito, este sistema pode parecer uma máquina de movimento perpétuo; No entanto, o principal ingrediente é o gradiente térmico dentro do sistema. Esta catraca não ameaça a segunda lei da termodinâmica, porque este gradiente de temperatura deve ser mantida por alguns meios externos. O movimento Browniano das partículas de gás fornece a energia para o aparelho, e o gradiente de temperatura permite que a máquina para conduzir o sistema ciclicamente afastamento do equilíbrio. Em catraca de Feynman, o movimento browniano aleatório não é combatido, mas em vez disso, aproveitado e retificado. Infelizmente, os gradientes de temperatura não pode ser mantida ao longo de distâncias à escala molecular, porque a vibração molecular de redistribuição da energia a outras partes da molécula. Além disso, apesar da máquina de Feynman fazendo um trabalho útil para levantar a massa, usando o movimento browniano para alimentar uma máquina de nível molecular não fornece qualquer visão sobre como o poder (ou energia potencial do peso levantado, m) pode ser usado para executar tarefas em nanoescala.
Diferentemente movimento macroscópico, sistemas moleculares estão constantemente passando por movimentos dinâmicos significativos sujeitos às leis da mecânica brownianos (ou movimento browniano) e, como tal, aproveitando o movimento molecular é um processo muito mais difícil. Ao nível macroscópico, muitas máquinas operam na fase gasosa, e, muitas vezes, a resistência do ar é desprezada, como é insignificante, mas analogamente para um sistema num ambiente molecular Browniano, movimento molecular é semelhante “a uma curta em um furacão, ou natação em melaço. “O fenômeno do movimento browniano (observado por Robert Brown (botânico), 1827), foi posteriormente explicado por Albert Einstein em 1905. Einstein descobriu que o movimento browniano é uma consequência da escala e não a natureza do entorno. Contanto que a energia térmica é aplicado a uma molécula, ele irá sofrer movimento Browniano com a energia cinética adequada para essa temperatura. Portanto, como estratégia de Feynman, ao projetar uma máquina molecular, parece sensato para utilizar o movimento browniano em vez de tentar lutar contra isso.
Como máquinas macroscópicas, máquinas moleculares normalmente têm partes móveis. No entanto, enquanto as máquinas macroscópicas cotidianas podem servir de inspiração para máquinas moleculares, é enganoso desenhar analogias entre sua estratégia de design; a dinâmica das escalas de comprimento pequenas e grandes são simplesmente demasiado diferente. Aproveitando o movimento browniano e fazer máquinas nível molecular é regulada pela segunda lei da termodinâmica, com suas conseqüências, muitas vezes contra-intuitivo, e como tal, precisamos de outra inspiração.
Apesar de ser um processo desafiador para aproveitar o movimento browniano, a natureza nos proporcionou vários projetos para o movimento molecular realizar trabalho útil. A natureza criou muitas estruturas úteis para compartimentar sistemas moleculares, criando, portanto, as distribuições não-equilíbrio distintas; a membrana celular é um excelente exemplo. Barreiras lipofilias fazer uso de uma série de diferentes mecanismos de movimento de alimentação de um compartimento para outro.

13.294 – Projeto biotecnológico devolve visão a cegos


olho bionico
Em uma das jornadas internacionais de estudos organizadas pela Solve for X (o laboratório de ideias da Google que promove projetos inovadores com tecnologias avançadas), a professora Yael Hanein, diretora do Centro de Nanociência, Nanotecnologia e Nanomedicina do Instituto da Universidade de Tel Aviv, apresentou o resultado do seu trabalho de 10 anos: uma retina artificial, capaz de substituir a ação dos fotorreceptores naturais dos olhos que foram danificados pela degeneração macular relacionada à idade (AMD).
A AMD consiste na degeneração progressiva, causada pela idade, da mácula (parte central da retina), e que pode afetar a capacidade visual a partir dos 50 anos. Quando um paciente sofre de AMD, seus fotorreceptores são prejudicados – e o olho perde a capacidade de receber os raios de luz e transformá-los em sinais elétricos transmitidos ao cérebro através do nervo ótico.
De acordo com Hanein, sua retina artificial substitui esses fotorreceptores por um dispositivo capaz de transferir sinais elétricos ao cérebro, emulando o processo natural. Embora ainda faltem detalhes importantes, já se comprovou que essa tecnologia funciona e é capaz de estimular e restaurar a informação visual da retina, mesmo que em um sistema essencialmente cego.

12.787 – Transistores de carbono superam os de silício pela primeira vez


nanotubos
Pela primeira vez, cientistas conseguiram criar transistores usando nanotubos de carbono que tiveram melhor performance que os transistores de silício. Segundo os pesquisadores da University of Wisconsin-Madison, esse material deve levar à criação de processadores e antenas até cinco vezes mais rápidas ou eficientes que suas equivalentes de silício.
Os cientistas desenvolveram um método para depurar os nanotubos, eliminando interferências, e montá-los sobre os eletrodos metálicos de transistores em um suporte. Esse processo é semelhante ao da montagem de um processador.

Eliminando obstáculos
Já faz bastante tempo que os nanotubos de carbono são estudados como alternativa para o silício em processadores. Esses nanotubos são estruturas cilíndricas cujas paredes são feitas de carbono e têm a espessura de apenas um átomo. Por conta dessa característica, eles conduzem eletricidade muito melhor que o silício, e já foram usados para criar baterias, melhorar células solares e deixar materiais invisíveis.
Um dos desafios superados pelos cientistas foi o de selecionar nanotubos de carbono de alta pureza. Nanotubos com pequenas impurezas metálicas não podem ser usados na criação de transistores, já que elas atrapalham as propriedades semicondutivas do material. Usando polímeros, os pesquisadores encontraram condições nas quais é possível isolar os nanotubos sem resíduos, deixando menos de 0,01% dos nanotubos impuros.
Esse mesmo polímero também serve de isolante entre os nanotubos e os eletrodos metálicos. Após utilizá-lo para “purificar” os nanotubos, os pesquisadores usaram-no para alinhar o material na posição correta e, em seguida, levaram o conjunto para um forno a vácuo a fim de eliminar o polímero. Com isso, o alinhamento e a pureza dos transistores com nanotubos ficou muito melhor.

Ganhos de performance
Comparando o transistor de carbono com um transistor de silício de mesmo tamanho e geometria, os pesquisadores conseguiram passar 1,9 vezes mais corrente pelo de carbono. No futuro, eles acreditam que essa tecnologia permitirá a criação de transistores cinco vezes mais rápidos, ou cinco vezes mais eficientes, que os atuais de mesmo tamanho.
Isso permitiria a criação de processadores mais ágeis e com menor consumo de energia, o que, por sua vez, levaria a um aumento na duração da bateria de dispositivos portáteis. Além disso, as dimensões microscópicas dos nanotubos também permitem mudar rapidamente um sinal de corrente que viaja por eles, o que permitiria uma melhoria na largura de banda de dispositivos que usam redes sem fio.
No entanto, os pesquisadores ainda precisam encontrar maneiras de adaptar seu processo à geometria de transistores convencionais e de possibilitar a produção em larga escala dos novos transistores, segundo o Engadget. Por isso, essas novidades ainda estão a alguns anos de distância.
Além de todas essas vantagens, os nanotubos de carbono também seriam capazes de salvar a Lei de Moore. Com mais de 50 anos, a lei que dita o ritmo da evolução da indústria de chips já começa a dar claros sinais de desgaste.

12.579 – Nanotecnologia – Robôs que controlam espermatozoides podem resolver problema de infertilidade masculina


robo-para-espermatozoide
Apelidados de “spermbots” (espermatozoides-robô), os mecanismos possuem hélices de metal em miniatura, grandes o suficiente para envolver completamente a cauda de um único espermatozoide e ajudá-lo ao longo de seu caminho até o óvulo. Os bots são movidos com o auxílio de um campo magnético controlado pelos cientistas. Todas as experiências realizadas até então tinham sido com gametas de touros em uma placa de Petri (recipiente utilizado para cultura de micróbios). Ao atingir seu alvo e adentrar o óvulo, o espermatozoide é forçado pelo invólucro de metal a inverter a direção para se libertar.
Embora ainda estejam em fase inicial, os novos spermbots poderiam, teoricamente, proporcionar uma alternativa mais eficaz à inseminação artificial e fertilização in vitro (em que o óvulo é removido do corpo antes de ser fertilizado) para casais. O trabalho do grupo do Instituto de Nanociências Integrativas do Leibniz Institute for Solid State and Materials Research, em Dresden, na Alemanha, foi publicado na revista Nano Letters.
“Nossos resultados indicam que micro-hélices de polímero revestidas de metal são adequadas para esta tarefa, devido ao movimento controlável e não-prejudicial do molde 3D. Apesar do fato de que ainda há alguns desafios no caminho para que a fertilização seja bem-sucedida com espermatozoides, acreditamos que o potencial desta nova abordagem para reprodução assistida já pode ser colocado em perspectiva com o presente trabalho”, explica o relatório.
A revista New Scientist relata que os minúsculos robôs são feitos de nanopartículas de ferro e titânio e possuem 50 micrômetros de comprimento e de 5 a 8 micrômetros de diâmetro (1.000 micrômetros equivalem a um milímetro). Eventualmente, eles poderiam encontrar uma ampla gama de utilizações para o mecanismo. Eric Diller, engenheiro mecânico e industrial da Universidade de Toronto, no Canadá, que não estava envolvido na pesquisa, disse em entrevista à revista: “Este tipo de abordagem híbrida pode liderar o caminho na tomada de microssistemas robóticos eficientes”.
As próximas etapas consistem em descobrir um método de melhorar o controle da direção destes spermbots, atualizando a construção do micromotor. Além disso, é preciso investigar possíveis problemas relacionados ao sistema imunológico do corpo. O vídeo divulgado pela American Chemical Society para acompanhar o relatório diz que este é “um começo promissor”, mas ainda há muito trabalho a ser feito.

12.546 – A Nanomedicina


nanomedicina
É a medicina do futuro, uma ciência que utiliza meios microscópicos para ajudar a diagnosticar problemas de saúde. Várias pesquisas apontam para a utilização na nanomedicina também para o tratamento de diversas doenças como problemas cardiovasculares, Alzheimer, câncer e muitas outras doenças.
Nela, são utilizados microscópicos robôs (nanorobôs) que são injetados na corrente sanguínea do indivíduo e estes vão diretamente ao órgão ou às células problemáticas levando o medicamento correto para tratá-los, após isso estes microscópicos robôs serão eliminados juntamente com a urina.
Existem atualmente inúmeras pesquisas sendo realizadas neste campo da medicina, mas para que a nanomedicina seja utilizada com segurança ainda há um tempo de espera de aproximadamente 20 anos.
A nanomedicina é um dos ramos mais promissores da medicina contemporânea, retendo boa parte dos esforços científicos na busca de novos tratamentos para doenças como o câncer e a AIDS, entretanto a nanomedicina ainda depende de muitos avanços científicos e tecnológicos, já que a tecnologia necessária para a aplicação da nanomedicina ainda é muito imatura.
As pesquisas em nanomedicina são diretamente beneficiadas pelos avanços em biologia molecular e em nanorobótica. Atualmente decorrem muitos estudos sobre os efeitos de nanopartículas e nanorobôs dentro do corpo humano.
As possibilidades de aplicação da nanotecnologia na medicina são imensas. Segundo estimativas, em Abril de 2006 já estavam sendo desenvolvidas pelo menos 130 drogas que utilizam a nanotecnologia no mundo.
A NASA faz depender a viagem a Marte dos avanços da biologia molecular e da nanomedicina que permitam o uso de nanopartículas, nanorobôs e outros dispositivos mesoscópicos para prevenir, diagnosticar ou curar doenças, em particular o cancro, de forma não agressiva.

A nanotecnologia molecular terá um grande impacto no campo da medicina em geral.
As ferramentas de investigação e a prática da medicina serão menos dispendiosas e mais potentes. Contaremos com sistemas de investigação e diagnóstico mais eficazes, o que permitirá uma capacidade de resposta mais rápida perante novas doenças.
Uma quantidade de pequenos sensores, computadores e diversos aparelhos de custo reduzido permitirão um controle contínuo na saúde dos pacientes, assim como também, no tratamento automático. Além disso, será possível a existência de diversos tipos de novos de tratamentos.
A nanomedicina é um dos ramos mais promissores da medicina contemporânea, retendo boa parte dos esforços científicos na busca de novos tratamentos para doenças como o câncer e a AIDS, entretanto, a nanomedicina ainda depende de muitos avanços científicos e tecnológicos, já que a tecnologia necessária para a aplicação da nanomedicina ainda é muito imatura.
As pesquisas em nanomedicina são diretamente beneficiadas pelos avanços em biologia molecular e em nanorobótica. Atualmente decorrem muitos estudos sobre os efeitos de nanopartículas e nanorobôs dentro do corpo humano.
As possibilidades de aplicação da nanotecnologia na medicina são imensas. Em teoria, nanorobôs poderiam ser introduzidos no corpo, seja por via oral ou intra-venosa, e então identificaríam e destruiriam células cancerosas ou infectadas por vírus, poderiam regenerar tecidos destruídos e fazer rapidamente uma infinidade de coisas que os medicamentos convencionais (baseados unicamente em química) não conseguem ou demoram para conseguir.
Aparecimento de nano-dispositivos de regeneração celular que poderão garantir a regeneração dos tecidos e imortalidade.
Portador de deficiência múltipla já executa tarefas com a juda de máquinas conectadas ao seu cérebro.
Utilizando-se de nanotubos, a medicina poderá aumentar a precisão de cirurgias e exames.
A grande revolução, segundo Kurzweil, em entrevista a ISTOÉ, é o amadurecimento da biotecnologia, onde que o desafio da ciência é interferir nos mecanismos biológicos para reprogramar o RNA e melhorar a produção de enzimas e proteínas. Essa evolução permitirá alcançar um fantástico estágio de transformção imposto pela nanotecnologia. Os robôs do tamanho de uma célula vasculharão o organismo fazendo reparos em tempo integral.
Segundo estimativas, em abril de 2006, já estavam sendo desenvolvidas pelo menos 130 drogas que utilizam a nanotecnologia no mundo.

12.537 – Nanotecnologia contra o Câncer


microcanal
A nanotecnologia é capaz de oferecer diversas ferramentas para melhorar a medicina e é vista com enorme interesse no campo da oncologia. De fato, esse campo de fronteira da Ciência possui diversas aplicações em desenvolvimento quando se trata de tratamento do câncer. Esse artigo irá ilustrar algumas das principais possibilidades.
Métodos de imagem atuais só podem detectar câncer com facilidade após a doença levar a uma mudança visível no tecido, dando tempo a milhares de células se proliferarem e talvez entrarem em metástase. E mesmo quando visível, a natureza do tumor maligno ou benigno e as características que podem torná-lo mais sensível a um tratamento particular, devem ser avaliados através de biópsias. Imagine se, em vez células cancerosas ou pré-cancerosas, fosse possível a detecção por dispositivos convencionais de digitalização. Duas coisas seriam necessárias: identificarespecificamente uma célula cancerosa e permitir que ela fosse vista e essas duas coisas podem ser alcançadas através da nanotecnologia. Por exemplo, os anticorpos que identificam receptores específicos encontrados em células cancerosas podem ser revestidos por nanopartículas, tais como óxidos metálicos que produzem um sinal de alto contraste em imagens de ressonância magnética (RM) ou Tomografia Computadorizada (TC). Uma vez dentro do corpo, os anticorpos nessas nanopartículas se ligam seletivamente a células cancerosas, efetivamente iluminando-as para o scanner. Da mesma forma, partículas de ouro poderiam ser usadas para melhorar a dispersão de luz para as técnicas endoscópicas, como colonoscopias. A nanotecnologia permitirá a visualização de marcadores moleculares que identificam estágios e tipos específicos de câncer, permitindo que os médicos vejam células e moléculas indetectáveis por técnicas de imageamento convencionais.
Nanofios interagem seletivamente com alguma compostos, podendo ser utilizados na confeção de sistemas de sensoriamento; de fato, ao interagirem com determinados compostos, é possivel monitorar alterações elétricas através de sua conexão a um eletrodo e assim detectar substâncias e marcadores produzidos especificamente por células tumorais. O sistema pode ser acoplado aum microcanal por onde fluem amostras biológicas retiradas do paciente em quantidades ínfimas.
A triagem de biomarcadores em tecidos e fluidos para o diagnóstico também será melhorada e, potencialmente, revolucionada pela nanotecnologia. Cânceres individuais diferem das outras células normais por mudanças na expressão e distribuição de centenas de moléculas. Para escolher o método terapêutico, pode ser necessária a detecção simultânea de vários biomarcadores para identificar um câncer para a seleção do tratamento. Nanopartículas de ouro podem ser utilizadas, com sua superfície funcionalizada adequadamente para indicar a presença de compsotos produzidos por células tumorais através de sua agregação e consequente deslocamento de sua banda de ressonância plasmônica. Adicionalmente nanopartículas utilizadas como pontos quânticos, que emitem luz de cores diferentes dependendo do seu tamanho, poderiam permitir a detecção simultânea de múltiplos marcadores. Os sinais de fotoluminescência de pontos quânticos revestido de anticorpos poderia ser usada para triagem de certos tipos de câncer. Diferentes pontos quânticos coloridos seriam acompanhados de anticorpos para biomarcadores de câncer para permitir que os oncologistas possam discriminar células cancerosas e saudáveis de acordo com o espectro de luz que vêem.

Terapias contra o câncer estão geralmente englobadas pela cirurgia, radioterapia e quimioterapia. Todos os três métodos geram risco de danos aos tecidos normais ou erradicação incompleta do câncer. A nanotecnologia oferece os meios para apontar terapias direta e seletivamente em células cancerosas.

Nanocarreadores
Quimioterapia convencional emprega drogas que são conhecidos por matar células cancerosas de forma eficaz. Mas essas drogas citotóxicas matam também células saudáveis, além de células tumorais, levando a efeitos colaterais adversos, como náuseas, neuropatia, perda de cabelo, fadiga e comprometimento da função imunológica. Nanopartículas podem ser usadas como transportadores de drogas para quimioterápicos para entregar a medicação diretamente no tumor, poupando o tecido saudável. Nanocarreadores têm várias vantagens sobre a quimioterapia convencional. Eles podem:
proteger as drogas de serem degradadas no corpo antes que elas atinjam seus alvos
melhorar a absorção de medicamentos em tumores
permitir um melhor controle sobre o calendário e distribuição de drogas para o tecido, tornando mais fácil para oncologistas para avaliar quão bem eles funcionam
impedir que as drogas interagem com células normais, evitando efeitos colaterais
Existem hoje várias drogas baseadas em nanocarreadores no mercado, que contam com a segmentação passivo através de um processo conhecido como “permeabilidade aumentada e retenção.” Devido ao seu tamanho e propriedades da superfície, algumas nanopartículas podem escapar através das paredes dos vasos sanguíneos em tecidos. Além disso, os tumores tendem a ter vasos sanguíneos com vazamento e com defeito drenagem linfática, fazendo com que as nanopartículas acumulem-se neles, concentrando o medicamento citotóxico ligado onde ele é necessário, protegendo o tecido saudável e reduzindo os efeitos colaterais adversos.

Nanopartículas também podem carregar drogas para células cancerosas, com mecanismo de ação baseado nas moléculas que são expressas na sua superfície celular do tumor. Moléculas que se ligam especialmente a receptores celulares podem ser anexados a uma nanopartícula tendo como alvo células que expressam o receptor.
Algumas moléculas sintéticas poliméricas podem ser utilizadas como carreadores biodegradáveis, apresentando a vantagem de não precisarem ser removidas do organismo após executar a liberação completa da droga. Um exemplo é o ácido poliláctico glicólico (PLGA)
Nanopartículas magnéticas
Nanopartículas magnéticas também podem ser utilizadas para destruir tumores; nesse caso, uma dose de nanopartículas e administrada ao paciente e concentrada sobre o tumor mediante aplicação de um campo magnético externo (Ou mediante funcionalização da superfícia das nanopartículas magnéticas com compostos que possuam afinidade por tecidos tumorais). Um campo eletromagnético externo de algumas centenas de kHz é aplicado obrigando as nanopartículas a realinharem continuamente seus momentos magnéticos, levando ao aquecimento do sistema. Como célular tumorais são sensíveis ao aumento de temperatura, essa é uma metodologia útil (Denominada magnetohipertermia) no tratamento de algumas variedades de câncer.

Terapia fotodinâmica
O uso de luz e corantes fotosensíveis no tratamento de doenças já era conhecido no Egito antigo, , cerca de 2000 a.C., quando tratava-se vitiligo com uma combinação de plantas ingeridas e exposição à luz do Sol. Em 1912, Meyer-Betz estudou o efeito fotodinâmico de porfirinas ems eres humanos, injetando em si mesmo 200mg de hematoporfirina em seu braço e expondo-o ao Sol; a região apresentou forte eritema, mostrando que a porfirina ao ser iluminada era capaz de gerar espécies citotóxicas. Em 1960, Lipson utilizou uma combinação de derivados de hematoporfirina e luz para tratar um câncer de mama.
A técnica que faz uso de compostos fotoativos e luz para o tratamento de tumores é chamada Terapia Fotodinâmica. Essa técnica consiste em administrar um fármaco fotosensível ao paciente por via intravenosa, que é retido seletivamente por células tumorais, concentrando-se sobre o tumor após um período específico (Algumas horas). Em seguida, a região contendo o tumor é submetida à luz monocromática (Na cor de máxima absorção do composto aplicado), conforme visualizado na Figura 2. A absorção de luz ativa uma série de reações no composto fotoativo, gerando espécies excitadas que, por sua vez, induzem a formação de espécies reativas de oxigênio, como oxigênio singlete, por exemplo.Essas espécies reativas de oxigênio destroem as células tumorais, por processo de necrose ou de apoptose.
Os compostos fotoativos administrado ao paciente podem estar encapsulados em nanocápsulas poliméricas, tendo sua eficiência aumentada graças ao mecanismo de liberação inteligente que só é possível graças ao sistema nanoencapsulador.

CONCLUSÃO
A nanotecnologia ja fornece algumas ferramentas importantes no desenvolvimento de novas metodologias analíticas e diagnósticas no tratamento de diversos tipos de câncer; entretanto, muita pesquisa ainda é necessária para que se atinja o pleno potencial que a nanotecnologia é capaz de alcançar na área da saúde e, mais especificamente, da oncologia. Drogas mais inteligentes e mais eficientes, sem efeitos colaterais, métodos diagnósticos que permitem a detecção precoce de tumores e métodos de tratamento não-invasivos são apenas algumas das possibilidades que já vem sendo estudadas e/ou aplicadas.

12.536 – Mais Sobre Aplicação de Nanorrobos na Medicina


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Utilizados da maneira apropriada, os nanorrobos serão capazes de tratar doenças e males do hospedeiro. Como seu tamanho significa que podem carregar somente pequenas cargas de medicamentos ou equipamentos, muitos médicos e engenheiros acreditam que a aplicação precisa dessas ferramentas será mais eficaz do que os métodos tradicionais. Por exemplo, um médico pode injetar um antibiótico em um paciente por meio de uma seringa para ajudar seu sistema imunológico. O antibiótico dilui enquanto viaja pela corrente sanguínea do paciente, fazendo com que somente uma parte chegue ao ponto de infecção. No entanto, um nanorrobô – ou vários nanorrobôs – poderia viajar diretamente até o ponto de infecção e depositar uma pequena dose de medicação. O paciente possivelmente sofreria menos efeitos colaterais com a medicação.
Muitos engenheiros, cientistas e médicos acreditam que as aplicações para os nanorrobôs são infinitas. Veja abaixo alguns dos usos mais prováveis.
Tratar a arteriosclerose: doença em que placas se formam nas paredes das artérias. Os nanorrobôs poderiam tratar este problema removendo as placas que seriam então lançadas na corrente sanguínea.
Romper coágulos de sangue: os coágulos podem causar complicações que vão desde a necrose muscular a um derrame cerebral. Os nanorrobôs poderiam viajar até o coágulo e rompê-lo. Essa é uma das aplicações mais perigosas para os nanorrobôs – o robô deve ser capaz de remover o bloqueio sem perder pedaços de sua estrutura na corrente sanguínea, que poderiam ir parar em outro lugar do corpo e causar mais problemas. O robô também deve ser pequeno o bastante para não bloquear, ele próprio, o fluxo de sangue.
Combater o câncer: os médicos esperam usar os nanorrobôs para tratar pacientes com câncer. Os robôs poderiam atacar diretamente os tumores usando lasers, microondas ou sinais ultra-sônicos, ou poderiam fazer parte de um tratamento de quimioterapia, depositando a medicação diretamente no local canceroso. Os médicos acreditam que ao dar ao paciente doses pequenas, porém precisas de medicação, os efeitos colaterais serão minimizados sem que o medicamento perca a eficácia.
Auxiliar na coagulação do sangue: um tipo particular de nanorrobô é o coagulador mecânico ou plaqueta artificial. O coagulador mecânico carrega uma pequena rede que se dissolve e vira uma membrana adesiva ao entrar em contato com o plasma sanguíneo. Segundo Robert A. Freitas Jr., que criou o coagulador mecânico, a coagulação seria até mil vezes mais rápida do que o mecanismo natural de coagulação do organismo [fonte: Freitas (em inglês)]. Os médicos poderiam usar coaguladores mecânicos para tratar hemofílicos ou pacientes com ferimentos sérios.
Remover parasitas: os nanorrobôs poderiam travar uma micro-guerra contra bactérias e pequenos parasitas dentro de um paciente. Pode ser necessário ter vários nanorrobôs trabalhando juntos para destruir todos os parasitas.
Tratar a gota: a gota (em inglês) é uma doença em que os rins perdem a capacidade de remover da corrente sanguínea as impurezas resultantes da quebra de gorduras. Essas impurezas, às vezes, cristalizam em pontos próximos de articulações como as dos joelhos e as dos calcanhares. As pessoas que sofrem de gota têm dores intensas nessas articulações. Um nanorrobô poderia quebrar as estruturas cristalinas nas articulações, aliviando os sintomas, apesar de não ser capaz de reverter a doença permanentemente.
Quebrar pedras nos rins: pedras nos rins causam dores intensas e, quanto maior a pedra, mais dificuldade ela tem de sair. Os médicos quebram pedras grandes usando freqüências ultra-sônicas, o que nem sempre é eficaz. Um nanorrobô poderia quebrar pedras nos rins usando um pequeno laser.
Limpar ferimentos: nanorrobôs poderiam auxiliar na remoção de sujeira de ferimentos, diminuindo a probabilidade de infecção. Seriam úteis principalmente em casos de perfuração, que tornam mais difícil o tratamento pelos métodos convencionais.

A navegação do nanorrobo
A maioria das opções pode ser divididas em duas categorias: sistemas externos e sistemas integrados.
Sistemas de navegação externa podem usar vários métodos diferentes para dirigir o nanorrobô até o ponto correto. Um desses métodos é usar sinais ultra-sônicos para detectar a localização do nanorrobô e direcioná-lo ao local correto. Os médicos emitiriam sinais ultra-sônicos para dentro do corpo do paciente. Os sinais atravessariam o corpo, refletiriam de volta à fonte dos sinais, ou ambos. O nanorrobô emitiria pulsos de sinais ultra-sônicos, que os médicos detectariam usando um equipamento especial com sensores ultra-sônicos. Os médicos poderiam rastrear a localização do nanorrobô e manobrá-lo até a parte desejada do corpo do paciente.
Ao usar um dispositivo de imagem por ressonância magnética, os médicos poderiam localizar e rastrear um nanorrobô através da detecção de seu campo magnético. Médicos e engenheiros da Escola Politécnica de Montreal já demonstraram como poderiam detectar, rastrear, controlar e, até mesmo, propulsionar um nanorrobô usando ressonância magnética. Testaram suas descobertas manobrando uma pequena partícula magnética através das artérias de um porco usando software especializado em um aparelho de ressonância magnética. Como muitos hospitais têm aparelhos de ressonância magnética, pode ser que este se torne o setor padrão, então os hospitais não teriam de investir em tecnologias caras, que ainda não foram provadas.
Médicos podem também rastrear os nanorrobôs injetando uma tinta radioativa na corrente sanguínea do paciente. Usariam então um fluoroscópio ou um aparelho semelhante para detectar a tinta radioativa conforme ela se movesse pelo sistema circulatório. Imagens tridimensionais complexas indicariam a localização do nanorrobô. Uma outra alternativa seria o nanorrobô emitir a tinta radioativa, criando uma marca por onde passasse, à medida que se movesse pelo corpo.
Outros métodos de detecção do nanorrobô incluem o uso de raios-X, de ondas de rádio, de microondas ou de calor. Por enquanto, a tecnologia de utilização desses métodos em objetos de tamanho nano é limitada, então é muito mais provável que sistemas futuros se baseiem em outros métodos.
Sistemas integrados, ou sensores internos, também podem ter um papel importante na navegação. Um nanorrobô com sensores químicos poderia detectar e seguir o rastro de substâncias químicas específicas para chegar ao local certo. Um sensor espectroscópico permitiria que o nanorrobô retirasse amostras de tecidos à sua volta, fizesse uma análise e seguisse o caminho da combinação correta de substâncias químicas.
É difícil de imaginar, mas os nanorrobôs podem ter uma câmera de televisão em miniatura. Um operador em uma mesa de controle poderia manobrar o dispositivo enquanto assistiria ao vídeo em tempo real, conduzindo-o pelo corpo. Sistemas de câmeras são muito complexos, então pode levar alguns anos até que os especialistas em nanotecnologia consigam criar um sistema que caiba dentro de um robô minúsculo.

12.535 – Nanotecnologia – Como funcionarão os nanorrobôs


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Imagine ir ao médico para tratar de uma febre persistente. Ao invés de ministrar um comprimido ou aplicar uma injeção, o médico encaminha você para uma equipe de médicos especiais que implanta um minúsculo robô na sua corrente sanguínea. O robô detecta a causa da febre, viaja até o sistema apropriado e libera uma dose de medicamento diretamente na área infectada.
Surpreendentemente, não estamos longe de realmente ver dispositivos como este sendo usados em procedimentos médicos. Eles são chamados de nanorrobôs e equipes de engenheiros no mundo inteiro estão trabalhando para criar robôs que serão usados para tratar vários tipos de doenças, desde hemofilia a câncer.
Nem sempre o maior é o melhor
Em 1959, Richard Feynman, engenheiro da CalTech, lançou um desafio para engenheiros do mundo todo: ele queria que alguém criasse um motor que coubesse em um cubo que medisse 1/64 de polegada de cada lado. Ele tinha esperança de que criando e construindo esse motor, engenheiros desenvolveriam novos métodos de produção que poderiam ser usados no campo emergente da nanotecnologia. Em 1960, Bill McLellan reivindicou o prêmio, após construir um motor que funcionava de acordo com as especificações. Feynman concedeu o prêmio apesar de McLellan ter construído o motor a mão, sem criar nenhuma nova metodologia de produção.
Como você pode imaginar, os desafios que os engenheiros enfrentam são desencorajadores. Um nanorrobô viável deve ser pequeno e ágil o bastante para navegar pelo sistema circulatório humano, que é uma rede de veias e artérias incrivelmente complexa. O robô também deve ter capacidade para carregar medicação em ferramentas minúsculas. Partindo-se do princípio de que o nanorrobô não é feito para ficar indefinidamente dentro do paciente, ele também deve conseguir sair do hospedeiro.
Neste artigo, aprenderemos as potenciais aplicações para os nanorrobos, as várias maneiras como os nanorrobos vão navegar e se mover pelos nossos corpos e as ferramentas que usarão para curar os pacientes. Também saberemos que progressos as equipes ao redor do mundo tiveram até agora e o que os teóricos preveem para o futuro.

12.532- Neurociência e Nanotecnologia – Implantes nanorrobóticos poderão conectar o cérebro à internet, aprimorando a inteligência humana


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O cérebro humano poderia ser reforçado por implantes robóticos minúsculos que teriam a capacidade de nos conectar a uma rede de computadores baseada em armazenamento em nuvem, aprimorando as habilidades humanas, de acordo com um importante cientista da computação.
Ray Kurzweil, autor e inventor do mecanismo que trabalha no projeto de aprendizagem da máquina do Google, disse que tal tecnologia poderia ser o próximo passo na evolução humana. Ele previu que até o ano de 2030, seres humanos estarão utilizando nanorrobôs implantados ao neocórtex, conectando-nos diretamente com o mundo que nos rodeia. Isso permitirá um fluxo de dados direto entre os cérebros, além do backup de nossos pensamentos e memórias.

Falando em um evento organizado pela Universidade Singularity, em Moffett Field, na Califórnia, Kurzweil também disse que o implante poderia expandir nossa capacidade de sentir emoções e ter criatividade. Ele disse que essa capacidade de expandir nossas funções cerebrais com as informações contidas na nuvem poderia ser combinada com o poder da inteligência artificial para tornar seres humanos mais “semelhantes a Deus”.
“Há beleza, amor, criatividade e inteligência no mundo, e tudo isso vem do neocórtex. Nós poderíamos ser capazes de expandir o neocórtex e, por isso, nos tornaríamos mais semelhantes a Deus. Estamos adicionando níveis de abstração e criando meios mais profundos de expressão, de modo que vamos ser mais musicais, engraçados, sensuais e melhores em expressar sentimentos mais amorosos”, relatou.
Ele acrescentou que, no futuro, poderíamos usar o poder adicional do cérebro fornecido pela nuvem para multiplicar a inteligência humana. A ideia de nanomáquinas sendo inseridas no corpo humano é parte da ficção científica, como por exemplo, na série de TV “Jornada nas Estrelas”, em que robôs moleculares minúsculos eram usados para ajudar a reparar células danificadas no corpo. Kurzweil disse que robôs semelhantes poderiam ser construídos a partir do DNA e injetados no cérebro.
Outros cientistas de renome e especialistas em tecnologia têm expressado temores sobre o crescente uso de Inteligência Artificial, alertando que controles mais rígidos precisam ser criados para que o desenvolvimento seja adequado. Porém, Kurzweil disse que os implantes também poderiam ajudar as pessoas a criar avatares realistas com a ajuda da inteligência artificial. “Em 2030, seremos capazes até de enviar nanorrobôs ao cérebro das pessoas vivas e extrair memórias de pessoas que faleceram”, finalizou.

12.452 – A nanotecnologia e as suas atuais aplicações na Medicina e na Informática


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Os nanorobôs

A nanotecnologia é o estudo da manipulação da matéria, certamente em escala nanométrica (1 nanômetro equivale a 1 bilionésimo de um metro). Os trabalhos são realizados em média nas variações de 1 a 100 nanômetros pelo menos em uma das dimensões. Portanto essa área embora nova se faz presente no mundo, recebendo novas tecnologias afim de aumentar cada vez mais o alcance, mas uma pergunta que certamente você se faz é o por que de tantas pesquisas nessa área, o que há de mais nessas novas tecnologias?
Pois essa “ciência” que foi criada no japão vem demonstrando resultados muito promissores, em várias áreas como a medicina, engenharia, química, física, biologia, computação entre outras áreas. Esse estudo utiliza de microscópios altamente precisos, como os microscópios eletrônicos de varredura. O objetivo geral não é tentar manipular e controlar individualmente dos átomos e sim elaborar estruturas estáveis com eles. Agora que você conhece um pouco sobre essa promissora ciência vamos as aplicações atuais da nanotecnologia na medicina e na informática

Atuais aplicações da Nanotecnologia
Na Informática: Hoje em dia se pode encontrar processadores de computadores com o tamanho médio de 45nm (obviamente o tamanho do processador não é em escala nanométrica, mas as peças que os constituem), eles são desenvolvidos para trabalhar em alta velocidade. Além de processadores grandes empresas como a NVIDIA e ATI vem desenvolvendo placas de vídeo, com tamanhos microscópios, se superando a cada novo modelo por serem menores e mais rápidos. Atualmente o ultimo modelo de placa gráfica da NVIDIA passou a marca de 55nm. Outro fato curioso ainda na área da computação é que se não fosse a nanotecnologia, controles de vídeo-games (os mais modernos) não seriam capazes de exercer suas funções tão perfeitamente, incluindo componentes nanométricos na sua composição interna. Já a Intel lançou um processador (o menor atualmente existente) no tamanho de 32nm, mas tendo um projeto para um outro com o tamanho de 22nm.
Na Medicina: O uso da nanotecnologia na medicina é com certeza uma das área mais promissoras no ramo do controle de doenças que hoje são aparentemente incuráveis. Contudo atualmente ela já atua de certa forma na medicina com aparelhos que servem para diagnosticar doenças que com exames comuns não seria possível. A fabricação de remédios também é algo que vem fazendo a nanotecnologia trabalhar, pois lidar com componentes tão pequenos e concentrados é algo realmente complicado. O fato é que a nanotecnologia está atuando no aumento da eficácia dos remédios e reduzindo efeitos colaterais. Ainda nesta área, pesquisadores da Universidade de Stanford nos Estados Unidos, desenvolveram um material sintético, flexível, sensível ao toque e capaz de se regenerar rapidamente a temperatura ambiente, esse novo material irá revolucionar o mundo das próteses, quando for lançado.

Creme dental
Efeito da nanotecnologia: reconstitui o esmalte, o que aumenta a proteção do dente.
Como funciona: Durante a escovação, cristais em escala nano, adicionados à pasta, aderem aos dentes e ajudam na reposição do esmalte – cujas irregularidades são bastante frequentes, mas pouco visíveis. Daí a maior proteção. A propaganda também sugere que os dentes ficam mais limpos, uma vez que a pasta elimina algo como 650 tipos de germe. Mas é o que faz qualquer outro creme dentalDiferença no rótulo: menção à hidroxiapatita (um tipo de mineral) e a nano-cristais de prata.
Impacto no preço: custa até quatro vezes mais. São cremes dentais importados do Japão e da Coréia do Sul.

Cremes hidratantes e antienvelhecimento
Efeito da nanotecnologia: contribui para que o creme chegue às camadas mais profundas da pele, sem que perca suas propriedades pelo caminho.
Como funciona: Os princípios ativos dos cosméticos são transformados em nanopartículas e é justamente essa escala que facilita sua travessia das camadas mais superficiais para as mais profundas da pele. Constituídos de moléculas relativamente grandes, muitos cremes comuns não conseguem chegar lá ou, mesmo quando atingem esse ponto, não o fazem em concentração suficiente para proporcionar o efeito completo.
Diferença no rótulo: referência à nanotecnologia.Impacto no preço: os cremes custam até duas vezes mais.

Brinquedos
Efeito da nanotecnologia: torna-os mais resistentes e imunes à proliferação de germes.
Como funciona: Durante a fabricação de algumas das matérias-primas dos brinquedos, como plástico ou borracha, adicionam-se nano-partículas de argila. São elas que aumentam a elasticidade do material, o que o torna cerca de 25% mais resistente. Outro avanço se deve à presença de nano-partículas de prata. Elas ajudam a repelir os germes que proliferam nos brinquedos
Diferença no rótulo: “produto resistente à ação de germes” ou “inquebrável”
Impacto no preço: saem 20% mais caro do que brinquedos que prescindem de nanotecnologia.
Roupas
Efeito da nanotecnologia: acrescenta funções aos tecidos. Eles podem se tornar bacteriostáticos, repelentes a insetos ou impermeáveis.Como funciona: As nano-partículas são adicionadas às fibras durante a fabricação do tecido. Nessas partículas ficam as substâncias encarregadas das diferentes propriedades. Elas proporcionam o efeito esperado, mas desaparecem depois de até cinquenta lavagens
Diferença no rótulo: “ação bacteriostática” ou “íons de prata”Impacto no preço: as roupas ficam, em média, 30% mais caras.

https://www.youtube.com/watch?time_continue=49

12.449 – A Nanotecnologia e a Imortalidade


nanotecnologia
A imortalidade é uma ideia que assusta e fascina todos os seres humanos. Filmes e livros, de ficção científica, abordam esse tema o tempo todo. Mesmo sendo tão surreal, a ideia de imortalidade, não parece tão distante. A exploração da nanotecnologia está evoluindo para um futuro onde alguns organismos possam ser imortais.
A nanotecnologia é a uma forma de manipulação de nanoparticulas, que são partículas do tamanho de átomos. Os cientistas são capazes de modificar essas nanoparticulas e transformá-las para a criação de novos insumos ou mudarem as capacidades de um mesmo produto. Armas, roupas, remédios tudo pode ser modificado com o advento da nanotecnologia, a imortalidade de alguns organismos, está sendo pesquisada e desenvolvida em laboratórios norte-americanos.
A polêmica que existe em torno desse tipo de exploração da nanotecnologia é: como os países vão usar essas descobertas? A imortalidade pode ser utilizada para criar super soldados que teriam vantagem nos campos de batalha, por mais que essas possibilidades soem saídas de um roteiro de ficção científica, elas podem tornar-se reais e perigosas. Outro problema que envolve é a ética, até que ponto modificar organismos é certo? Será que eles não podem ser usados em grandes e terríveis guerras?
Por outro lado a nanotecnologia molecular pode ser capaz de regenerar ferimentos, dessa maneira ajudando os militares durante a guerra em um campo de batalha, já que nessas condições é muito difícil de tratar um ferimento.

12.445 – A Nanotecnologia na Medicina


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Os nanorobôs

A nanotecnologia tornou-se uma importante aliada para a área de saúde nos últimos anos, em especial na medicina que a cada dia se beneficia das novas descobertas que envolvem a manipulação dos elementos em escala atômica. O aumento da longevidade, terapias mais eficientes e rápidas são os grandes diferenciais da nanotecnologia em relação à medicina convencional e projetam um cenário futurístico na maneira de combatermos doenças e o envelhecimento.
A medicina já dispõe atualmente de algumas ferramentas provenientes da nanotecnologia que já são capazes de exemplificar a potencialidade da área, como por exemplo, a utilização de sensores retinianos que auxiliam na melhora da visão, estimuladores cerebrais que combatem doenças degenerativas cerebrais, desfibriladores portáteis que regulariam o fluxo cardíaco entre outras aplicações que os medicamentos tradicionais não conseguiriam resolver.
Entre as tecnologias que já estão em fase de testes ou poderão ser aplicadas em um futuro próximo, podemos citar a utilização de nanorrobôs que combatem patógenos em nosso organismo, a transferência de nossas memórias para um computador, terapias gênicas que alterem genes que possam transmitir doenças congênitas e a mais polêmica das aplicações que seria a imortalidade através de nanorrobôs que reparassem os danos celulares causados pela idade, chegando a esse ponto certamente teremos um grande marco para a humanidade.
É importante pensar na nanotecnologia como uma tecnologia a ser usada a serviço do bem estar da sociedade, a utilização dessa tecnologia para objetivos menos nobres como armas e manipulações genéticas sem propósitos terapêuticos pode significar uma regressão de valores de uma promissora área da ciência contemporânea.

12.214 – Reprodução – O nanorrobô que pode dar uma ajudinha aos espermatozoides preguiçosos


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Os espermatozoides “preguiçosos” são a principal causa de infertilidade masculina. Apesar de as células serem perfeitamente saudáveis, sua motilidade é fraca.
No entanto, um revolucionário nanorrobô, criado por cientistas alemães, poderá ajudar os espermatozoides a fecundar um óvulo.
Trata-se de um dispositivo minúsculo em forma de espiral, que mede 50 micrômetros de comprimento e 8 de diâmetro. Ele foi projetado para envolver a células e transformá-las em um espermatozoide motorizado e controlado remotamente por campos magnéticos.
Pesquisadores do Instituto de Nanociências Integrativas de Dresden, na Alemanha, conseguiram conduzir com sucesso os espermatozoides de um touro até o óvulo de uma vaca, como se dirigissem um submarino microscópico. Mas antes de realizar os primeiros testes em seres humanos, os cientistas pretendem fazer vários testes com outros mamíferos.
De acordo com seus inventores, além de ser uma alternativa para os tratamentos de inseminação artificial, esses nanorrobôs são capazes de administrar medicamentos em qualquer parte do corpo, especialmente em áreas onde possam existir tumores.

12.016 – Nanotecnologia – Pesquisadores criam sensor ingerível que mede sinais vitais


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Criados no século 19, os estetoscópios ainda são utilizados por médicos até hoje. Pensando em tecnologias semelhantes, pesquisadores do MIT desenvolveram um sensor ingerível que seria capas de medir os sinais vitais de um paciente dentro do seu corpo.
O sensor vem embalado em uma capsula de silicone e é do tamanho de amêndoa, podendo fazer avaliações a curto e longo prazo. Os pesquisadores acreditam que ele poderia ser usado na medicina, para monitorar soldados e para programas de treinamento de atletismo.
Os pesquisadores acreditam que da eficácia do sensor uma vez que wearables existentes para monitoramento de frequência cardíaca, por exemplo, podem ser incômodos porque requerem contato com a pele.
Giovanni Traverso, um dos pesquisadores responsáveis pelo projeto, declarou que para desenvolver a tecnologia a equipe identificou todos os componentes compatíveis com ingestão. Os microfones presentes nos sensores captam ondas sonoras do coração e do pulmão e através de um algoritmo que diferencia os sons, é possível fazer uma análise.

10.815 – Nanotecnologia – Incrível material formado por 1 bilhão de minúsculos “ímãs”


material
Assim como a água tem seu estado gasoso, líquido e sólido, este material feito de ímãs indica transições de fase físicas quando arrefecido gradualmente até quase seu congelamento.
“Nós fomos surpreendidos e estamos animados. Apenas os sistemas complexos são capazes de exibir as transições de fase”, disse a pesquisadora-chefe por trás do novo material, Laura Heyderman, do Paul Scherrer Institute, na Suíça.
Classificado como um metamaterial, por apresentar propriedades que ainda têm de ser encontradas na natureza, a estrutura complexa dos nanomagnetos tem o potencial de fornecer novos métodos de transferência de informações e armazenamento de memória, sugere a equipe no estudo, publicado na Nature Communications.
Cada ímã possui apenas 63 nanômetros de comprimento e tem a forma de uma espécie de grão de arroz. Um milhão deles foram organizados em conjunto sobre um substrato plano, formando um padrão de “colmeia” bem unificada, cobrindo uma área de 5 x 5 mm. A equipe observou, pela primeira vez, o comportamento destes ímãs à temperatura ambiente e descobriu que sua orientação era completamente aleatória, ou seja, não havia nenhuma sequência ou razão para onde os pólos dos ímãs apontavam. Mas então eles começaram a arrefecer lentamente o material, e os ímãs começaram a interagir uns com os outros, e sua orientação mostrou sinais de influência por ímãs vizinhos. Quando ainda mais arrefecidos, o arranjo magnético parecia sofrer outra mudança. “Estávamos fascinados pelo fato de que o nosso material sintético exibiu este fenômeno diário de uma transição de fase”, disse Heyderman.
Uma grande vantagem deste material é que, embora as estruturas atômicas complexas de materiais naturais sejam impossíveis de se reorganizar com extrema precisão em grande escala, como este é feito inteiramente de ímãs, ele pode ser personalizado muito facilmente.
Isso permitirá que os cientistas não só possam alterar a forma e o tamanho deles, como também a sua disposição na estrutura, de forma que possam investigar a possibilidade de novos estados da matéria. “O melhor de tudo é que transições de fase sob medida poderiam permitir a adaptação de metamateriais a necessidades diferentes no futuro”, acrescentou Heyderman.
A esperança é que um material como esse possa ter aplicações futuras, tanto na transferência quanto no armazenamento de dados.
Como os pesquisadores trabalham em um tipo diferente de dispositivo magnético, o estado em que os ímãs são induzidos a interagir de modo fraco, pode ser usado como memória para armazenar informação em ‘bits’, enquanto o estado de alta energia, com forte interação, permite a circulação de informações através de dinâmica quântica. Outra aplicação possível é em sensores que medem campos magnéticos.

10.664 – Medicina – O Computador de Engolir


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Uma nova geração desses aparelhos já começa a receber a aprovação de órgãos de regulação para que sejam “instalados” em nós. A expectativa é que esse mercado, que cresce rápido, chegue a US$ 24,8 bilhões em 2016, de acordo com a empresa de pesquisa BCC Research.
Na dianteira desse avanço está o engenheiro Robert Langer, detentor do título de Institute Professor, o maior mérito dado pelo MIT a um professor. Langer trabalha num chip que pode substituir as pílulas. Seu aparelho é introduzido sob a pele na região da cintura, e pode ser programado remotamente para liberar doses de medicamento em determinados horários. Ou seja, em vez de pedir ao paciente que se lembre de tomar o remédio, o médico pode programar de longe o dispositivo para administrar a droga nos horários e doses apropriados. O chip já foi testado com sucesso em oito mulheres com osteoporose, substituindo injeções diárias do remédio teriparatide. Ao final de 12 meses, houve uma melhora na formação óssea delas. “Isso possibilita tratamento individualizado, mais preciso e menos doloroso”.
Ainda não há previsão para o aparelho chegar ao mercado, mas, quando começar a ser usado, poderá somar-se a outros sensores internos que disparam alertas quando há algo errado. Um deles, em fase de desenvolvimento pela Universidade da Califórnia, tenta medir em tempo real o nível de glicose no sangue dos diabéticos (veja no quadro à dir.) Essa informação poderá, no futuro, ser usada para que um chip como o de Langer libere automaticamente doses de insulina no sangue. É como um painel de automóvel que acende uma luz quando há algo de errado em seu sistema eletrônico, compara o cardiologista americano Eric Topol no livro The Creative Destruction of Medicine (A Destruição Criativa da Medicina, sem edição no Brasil). “Em breve estarão em nossa corrente sanguínea na forma de nanossensores, do tamanho de um grão de areia, fornecendo uma vigilância contínua do nosso sangue, sendo capazes de detectar a primeira possibilidade de um câncer”, escreve Topol.
Os primeiros passos nessa direção já foram dados. Em 2012, o órgão regulador dos Estados Unidos, o FDA, aprovou um sensor criado pela empresa Proteus Digital Health que avalia como está sendo feita a digestão. O aparelho, colocado dentro de uma pílula, coleta dados sobre o tempo de digestão de uma droga e os repassa por impulsos elétricos (veja abaixo). Esses dados, junto com informações sobre batimento cardíaco e sobre a movimentação durante o sono, são transmitidos a paciente e médico. Isso permite saber como a pessoa reage ao tratamento e pode ajudar a detectar emergências como um derrame.
Outro mecanismo aprovado recentemente, em 2013, é o Argus, a primeira prótese ocular liberada pelo FDA. Ele consiste num chip com eletrodos implantado no fundo do olho, que converte imagens de uma microcâmera instalada nos óculos em pulsos elétricos. Os pulsos, enviados a células da retina, produzem imagens para pessoas que perderam a visão. O “olho biônico” é usado em pacientes com retinite pigmentosa, doença que causa degeneração da retina e afeta seriamente a visão de cerca de 1,5 milhão de pessoas no mundo. Apesar de não restaurar por completo a visão, ajuda cegos a voltar a enxergar movimentos, objetos e até a ler.
Todos esses aparelhos implantáveis são descendentes diretos do marca-passo, usado com sucesso pela primeira vez na Suécia, em 1958. A diferença é que hoje eles atingem formas que permitem um nível inédito de integração com o corpo, possibilitando mais funções. Mas alguns obstáculos permanecem. “Os principais desafios são a compatibilidade, de modo que o corpo não rejeite o implante, e a falta de clareza dos efeitos a longo prazo”, diz Zhenan Bao, especialista em ciência dos materiais da Universidade de Stanford. Materiais como silício ou ouro podem causar reações, como inflamações, cápsulas fibrosas e calcificação ao redor do implante.
Se essas barreiras forem ultrapassadas, a perspectiva é de, no futuro, não apenas oferecer melhores tratamentos, mas também incrementar algumas habilidades do nosso corpo. Mas olhos biônicos que dão zoom, nanodispositivos que aumentam a concentração ou melhoram o desempenho físico devem ficar para depois que tivermos implantes em tempo real nos examinando ou liberando remédios em nosso sangue.

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10.490 – Mega Techs – Biochip, você ainda vai usar um


Biochip
Os wearables — gadgets usados como acessórios pessoais, como óculos, relógio e pulseira inteligentes — vêm ganhando terreno no planejamento das gigantes de tecnologia e também no coração dos usuários. Itens de fabricantes como LG, Motorola e Samsung (Apple também deve entrar no mercado em breve) já vêm equipados com sensores para coletar dados sobre a frequência cardíaca, consumo calórico e hábitos de sono. A ideia é cruzar informações e ajudar o usuário a levar uma vida mais saudável, além, é claro, de reunir detalhes sobre rotinas e preferências (de consumo, inclusive), o que pode render muito dinheiro. A oferta é, sem dúvida, atraente. Mas é pouco se comparado ao que vem por aí com os chamados biochips: este são, em certo sentido, a evolução dos wearables.
Com as dimensões de um grão de arroz, esses gadgets — na prática, pequenos circuitos eletrônicos envoltos em uma cápsulo de vidro cirúrgico — já podem ser implantados em seres humanos, mas, por ora, com funções limitadas. Nos próximos dez anos, contudo, eles poderão fornecer dados sobre o organismo que o abriga. Informações como níveis de glicose, ureia, oxigênio, hormônios e colesterol devem ser as primeiras a serem obtidas a partir de fluidos corporais, como o sangue. Essas substâncias serão analisadas ao passar pelos microcanais presentes na cápsula de vidro: microssensores eletrônicos vão identificar a presença de biomarcadores, parâmetros biológicos que sinalizam se a pessoa está doente ou saudável. Isso permitirá, por exemplo, detectar o trânsito de células cancerígenas ou identificar sinais de um infarto iminente. “Os biochips vão acelerar o diagnóstico das doenças, porque são ultrasensíveis. Isso vai permitir exames de análises clínicas mais rápidos e baratos”, diz Idagene Cestari, diretora de bioengenharia do Instituto do Coração (Incor).
Para ter acesso às informações coletadas e analisadas pelo biochip, o médico precisará aproximar um gadget, como smartphone, do paciente: os dados serão transmitidos a partir do biochip por meio de ondas de radiofrequência e exibidos na tela do dispositivo externo. Além de tornar o diagnóstico mais eficiente, os biochips podem ajudar no tratamento de doenças crônicas, como diabetes. Os dispositivos diminutos poderão ser implantados no organismo com um “estoque” de insulina, que será liberada todos os dias, de forma automática. O mesmo pode ocorrer no caso de outras doenças, como pressão alta. “Poderemos fazer uma medicina personalizada”.
O projeto desenvolvido por uma startup ligada ao Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) é o que existe de mais palpável nesse setor. Um biochip implantado sob a pele ou no abdômen da mulher libera diariamente uma pequena dose do hormônio contraceptivo levonorgestrel. A administração do remédio, que pode se estender por até 16 anos, é programada pela paciente ou seu médico através de controle remoto. Caso a mulher decida engravidar, o chip pode ser desativado.
Segundo Ricardo Ferreira Bento, professor da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (USP), especialidades como otorrinolaringologia são pioneiras na exploração de recursos dos biochips. Bento é um dos primeiros responsáveis do Brasil pelo implante coclear, pelo qual o dispositivo é introduzido no ouvido de pacientes surdos — quando não é possível fixar o aparelho no fundo do ouvido, o implante é realizado no tronco cerebral. Esse chip libera impulsos elétricos, normalmente produzidos pela estrutura de um ouvido sadio, que estimulam diretamente o nervo auditivo: o cérebro então interpreta essa informação, e o usuário restaura a capacidade de perceber sons — ainda que eles sejam “robóticos”. O paciente dificilmente consegue distinguir as vozes de pessoas diferentes, mas pode falar ao telefone ou acompanhar aulas normalmente. Estima-se que mais de 300.000 pessoas usem esse biochip no mundo.
Ulisses Melo, diretor do Laboratório de Pesquisas da IBM Brasil, afirma que a tecnologia por trás dos biochips já está muito evoluída, mas ainda demanda pesquisas médicas. “É preciso que médicos e cientistas avaliem como conectar esses pequenos implantes ao corpo sem causar reações adversas”, diz o especialista. De acordo com Melo, os estudos mais avançadas de biochips estão sendo realizados na Universidade Stanford.
Nos Estados Unidos, a fabricante de biochips Veriteq Corp já tem aval da Food and Drug Administration (FDA), órgão do governo responsável por regulamentar remédios, produtos farmacêuticos, alimentos e cigarro, para vender três modelos de circuitos. O primeiro é o Unique Device Identification (UDI), que possui apenas um número de indentificação que pode ser “lido” por um gadget externo: esse código dá acesso a um banco de dados onde está armazenado o procotolo médico do usuário. O segundo modelo é um chip implantado junto a próteses mamárias, cateteres vasculares e articulações artificiais. O equipamento armazena o número de série e lote dos implantes, dados importantíssimos em caso de recall ou quando a FDA identifica alguma falha nos produtos. Por fim, entre os projetos mais avançados da empresa, está um biochip que monitora a dosagem de radiação recebida por uma pessoa durante tratamentos de radioterapia. Ele evita que pacientes sofram overdose de radiação durante o tratamento de câncer de mama e de próstata.
O número de pedidos de registros de biochips cresce no mercado americano, segundo confirmação do FDA. No Brasil, a competência é da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), que ainda não registrou nenhum biochip para uso humano. Entre os médicos, o tema ainda causa controvérsia, embora eles reconheçam o potencial da tecnologia. Para Mauro Aranha, vice-presidente do Conselho Regional de Medicina do Estado de São Paulo (Cremesp), os médicos podem implantar dispositivos, desde que sua eficácia esteja demonstrada pela literatura médica. “Antes de fazer o implante, é preciso consultar a comissão de ética do hospital ou o Conselho Regional de Medicina”.
Enquanto as pesquisas seguem, usos mais simples do biochip se popularizam. Alguns fabricantes, por exemplo, investem na criação de biochips para automatizar tarefas do dia a dia. E vêm encontrando mercado. O americano Amal Graafstra, de 38 anos, implantou em sua mão um chip de identificação por rádio-frequência (RFID, na sigla em inglês) para substituir as chaves do carro e de casa. “Eu queria algo que fosse conveniente como a biometria e mais fácil e barato”, diz o consultor de TI. O microchip só funciona a alguns centímetros do leitor. Como o chip de controle de acesso não tem serventia sem um receptor, Graafstra teve que adaptar a casa, o escritório, o carro e até seu PC para “conversar” com o biochip. Depois, ele implantou um novo chip compatível com NFC, tecnologia presente nos gadgets mais avançados. Agora, ele é capaz de transferir seu cartão de visitas ao aproximar o celular de sua mão.
Hoje, Graafstra mantém uma loja virtual para vender biochips. Chamado de Dangerous Things, o site oferece dispositivos, seringas especiais e bisturis. Até o momento, cerca de 4.000 pessoas de países como Austrália, China e Rússia já adquiriram o produto. O kit básico contém o microchip e instrumentos necessários para o implante e custa 99 dólares. “A loja ainda é um hobby e rende pouco dinheiro. Estou interessando em explorar as possibilidades, não em ganhar uma fortuna”, diz Graafstra.
A moda já chegou ao Brasil. Um dos clientes da Dangerous Things é Raphael Bastos, de 28 anos, morador de Belo Horizonte, Minas Gerais. Depois de buscar, sem sucesso, médicos dispostos a implantar o biochip, ele realizou o desejo em um estúdio de piercing. Hoje, destrava computadores, passa por catracas, destranca portas e liga o carro apenas encostando sua mão esquerda em um leitor. “O procedimento dura 20 minutos. No primeiro dia senti dor, mas no segundo já não sentia mais nada”, conta Bastos. Neste ano, ele vai abrir a Biotek, primeira revenda brasileira de biochips de controle de acesso.
Por aqui, já existe até uma profissional de piercing treinada por Graasftra para implantar os biochips para controle de acesso. Há um ano, Mary Jo, de São Paulo, foi procurada pelo americano para receber orientações sobre o procedimento. “A técnica é similar à aplicação de piercing. Cobro entre 1.000 e 1.200 reais pelo implante, além do custo do chip”, diz Mary. Desde que aprendeu a colocar o chip, a profissional fez apenas um procedimento, mas foi procurada por diversos interessados. “Os geeks e fãs de tecnologia são os que vão ao estúdio em busca do implante de biochip.”
A área de segurança também está de olho nos usos dos biochips. A empresa RCI First Security and Intelligence Advising, responsável pela segurança de 58 entre as cem famílias mais ricas do Brasil, trabalha há quase uma década no desenvolvimento de um modelo usado para rastreamento de usuários. “Implantamos o chip em 258 pessoas, sendo cerca de 48 brasileiros”, diz Ricardo Chilelli, diretor-presidente da companhia. Os implantes foram feitos na região próxima à clavícula para impedir a retirada por meio de amputação de membros. Em 2007, porém, os testes foram suspensos: era necessário aumentar a potência do sinal de localização dos usuários, o que aqueceria excessivamente a pele, causando rejeição. Todos os biochips foram retirados. Recentemente, a dimensão dos biochips foi aumentada, permitindo a colocação de uma bateria maior. “Até o início do ano que vem, queremos encontrar a forma de aumentar a intensidade do sinal sem causar rejeição”.

10.298 – Sinais do primeiro nanossatélite brasileiro começam a chegar


Yes, nós temos nanosatélite
Yes, nós temos nanosatélite

O Brasil começou a receber sem interferência os sinais do NanosatC-BR1, o primeiro satélite do tipo “cubesat” desenvolvido pelo país e que entrou em órbita nesta quinta-feira com auxílio de um foguete lançado da Rússia, informaram fontes oficiais.
“Após um lançamento bem-sucedido, a estação em terra de Santa Maria (RS) já recebe os dados do NanosatC-BR1”, informou o Inpe (Instituto Nacional de Pesquisa Espacial), órgão responsável pelo nanosatélite, em comunicado.
Os radioamadores vinculados às instituições que participam do projeto também estão recebendo os sinais deste satélite em formato de cubo, com peso de um quilo, e destinado à pesquisa científica, apontou o Inpe.
O satélite brasileiro foi lançado na quinta-feira a partir da base de Yasny, na Rússia. O foguete russo Dnepr, do qual o satélite foi lançado, também colocou outros 30 artefatos similares de vários países em órbita.
O NanosatC-BR1 foi desenvolvido e fabricado por pesquisadores do Inpe e da Universidade Federal de Santa Maria, sendo que sua carga útil está destinada ao estudo dos distúrbios na magnetosfera, principalmente nas regiões da chamada Anomalia Magnética do Atlântico Sul e do Eletrojato Equatorial Ionosférico.
O aparelho também conta com instrumentos para experimentar, em voo, circuitos integrados resistentes à radiação desenvolvidos no Brasil e que podem ser usados em futuras missões de satélites nacionais.
Além do manômetro e do circuito integrado desenvolvido pela Universidade Federal de Santa Maria, o satélite conta com um equipamento informático cujo software, desenvolvido pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, lhe permite se adaptar para suportar as radiações no espaço.
Este software também será testado para ser utilizado em futuros projetos espaciais brasileiros.
Apesar de ser o primeiro “cubesat” do Inpe, o instituto nacional já desenvolveu vários satélites de maior tamanho, principalmente meteorológicos, e é parceiro de instituições chinesas na fabricação e na operação de vários satélites de vigilância terrestre.
Estes satélites chinês-brasileiros são usados, entre outras coisas, para fiscalizar o desmatamento na Amazônia.
O CubeSat, por sua parte, é um aparato em miniatura de baixo custo projetado principalmente para aplicativos científicos por instituições acadêmicas.