Notícia

Pesquisadores desenvolvem máquina molecular artificial alimentada por luz

Fonte

Universidade de Barcelona

Data

segunda-feira, 24 janeiro 2022 11:30

Áreas

Biologia Celular. Bioquímica. Nanomedicina. Nanotecnologia.

Uma máquina molecular é um conjunto de moléculas que podem realizar diferentes movimentos mecânicos em resposta a um estímulo. É uma estrutura chave para o desenvolvimento de diferentes funções celulares.

A Dra. Lluïsa Pérez-García, professora da Faculdade de Farmácia e Ciências dos Alimentos da Universidade de Barcelona, na Espanha, participou de uma pesquisa internacional, liderada pela Universidade de Nottingham, no Reino Unido, que criou uma máquina molecular artificial alimentada por luz. O trabalho, publicado na revista científica Nature Chemistry, é um primeiro passo para o desenvolvimento de uma nova família deste tipo de estruturas moleculares com potenciais aplicações tanto na área da nanomedicina como da energia.

Imitando motores moleculares celulares

Um mecanismo essencial para as funções celulares em organismos vivos é que os motores moleculares (um tipo de máquina molecular) viajam ao longo de caminhos específicos de moléculas. O novo sistema ‘imita’, pela primeira vez, o movimento que ocorre ao longo das fibras das células. Segundo os autores do trabalho, o resultado da pesquisa seria o exemplo de uma máquina molecular artificial que ‘provavelmente se assemelha mais a motores moleculares celulares’.

“Neste trabalho, mostramos que uma fibra molecular sintética automontada em um líquido se comporta como um caminho para o movimento de um ‘viajante molecular fosforescente’ localizado a uma distância de 10.000 vezes seu comprimento. A luz funciona como um combustível para favorecer o movimento, enquanto um interruptor molecular misturado no sistema parece impulsionar o ‘viajante’ em seu caminho”, explicou a professora Lluïsa Pérez-García, que também é pesquisadora do Instituto de Nanociência e Nanotecnologia da Universidade de Barcelona (IN2UB).

Os pesquisadores usaram interações entre grupos químicos de carga oposta para criar movimento neste sistema estático: uma molécula aniônica fluorescente (o viajante) se liga a uma molécula catiônica que se auto-monta em fibras (que correspondem ao ‘caminho’). O terceiro componente é uma molécula aniônica que se comporta como um interruptor molecular: quando iluminado com luz azul-violeta, enfraquece a interação das moléculas viajantes com o caminho e estimula seu movimento ao longo do caminho.

Os interruptores moleculares liberam calor quando irradiados com luz, um efeito que ajuda o ‘viajante molecular’ a se mover, de modo que o movimento mecânico do interruptor e o calor liberado quando ele se move são importantes para o funcionamento do sistema.

Para observar esses efeitos, os pesquisadores usaram um microscópio óptico especial que lhes permitiu excitar simultaneamente as moléculas, fazendo com que elas se movessem, e observá-las quando iluminadas, já que as moléculas ‘viajantes’ eram fluorescentes.

Transporte de moléculas carregadas de um local para outro

O próximo desafio para os pesquisadores é conseguir transportar outras moléculas de um lugar para outro de forma controlada e ‘imitar’ a natureza, garantindo que elas também possam carregar uma carga, mas usando a luz como fonte de energia. “Esse sistema pode ser usado para realizar tarefas químicas, talvez em dispositivos miniaturizados para detectar produtos químicos, e também para a aplicação de medicamentos ativados pela luz”, enfatizou a Dra. Pérez-García.

Outra aplicação potencial seria na busca de novas formas de aproveitar a energia da luz. “Como trabalhamos deslocando viajantes de um lugar para outro, se fôssemos captar a energia produzida por esse novo sistema, teríamos uma forma muito simples de obter energia”, concluiu a pesquisadora.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Barcelona (em espanhol).

Fonte: Universidade de Barcelona. Imagem: Impressão artística do movimento de moléculas viajantes ao longo de caminhos de fibra em um microscópio. Fonte: Mònica Amabilino i Pérez, Universidade de Barcelona.

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