Nanobiologia

Mestre em Ciências Biológicas (UFRJ, 2016)
Graduada em Biologia (UFRJ, 2013)

O prefixo “nano” implica em algo de tamanho compreendido entre 1-100 nanômetros (1 nanômetro = 0,000000001 metros). A nanobiologia é a área de estudo que integra conhecimentos de biologia ao ramo da nanotecnologia, a qual consiste na manipulação de materiais em escala atômica e molecular. Ela inclui áreas como: desenvolvimento de nanodispositivos, manipulação de nanopartículas e fenômenos que ocorram dentro dessa nanoescala.

Os objetivos mais importantes da nanobiologia envolvem a aplicação de nanoferramentas a problemas médicos/biológicos relevantes. Quando se trabalha em uma nanoescala, existem algumas vantagens que facilitam a resolução desses problemas. Uma dada substância quando miniaturizada entre 1-100 nm apresenta propriedades novas. Este efeito está intimamente relacionado ao fato de que em tamanho nanoscópico, os sistemas e materiais apresentam uma elevada razão superfície/volume. Dessa forma, processos de ligados a absorção, por exemplo, são favorecidos pela grande área superficial. A quantidade de átomos ou moléculas relativamente maior na superfície do que no interior desse material também é a base para que este possua outras propriedades. Dentre elas temos propriedades óticas, elétricas, mecânicas, magnéticas e químicas, que podem ser manipuladas de forma controlada ajustando o tamanho, a forma e a composição química destes materiais.

Além disso, os sistemas biológicos apresentam frequentemente a matéria organizada em nanoescala. Por exemplo, as proteínas apresentam diâmetros da ordem de 1-20 nm, vesículas lipídicas têm 5-100 nm de diâmetro e membranas celulares exibem espessuras entre 3-5 nm. Dessa forma, o desenvolvimento de materiais em nanoescala torna possível a introdução de componentes artificiais no interior das células para diagnosticar ou combater doenças, entre outras aplicações.

Os tipos de materiais incluem partículas inorgânicas (como partículas metálicas e compostos iônicos), moléculas orgânicas (como polímeros e lipídios) e estruturas híbridas com parte orgânica e inorgânica. Estas unidades são organizadas para realizarem tarefas diversas como catalisação de reações químicas, transporte e controle de biomoléculas, dentre outras. Os materiais nanoestruturados podem ser duros, tais como as nanopartículas e nanotubos de carbono, ou moles como micelas e estruturas em bicamadas. Essas estruturas são utilizadas como nanotransportadores de fármacos e material genético para o interior das células. A combinação de nanomateriais com biomoléculas cria possibilidades de inovações que facilitem tanto diagnósticos médicos como o tratamento das doenças, com fármacos específicos agindo diretamente em suas células-alvo. Isso abre a oportunidade para estudos que venham a contribuir com o tratamento de doenças debilitantes ou letais como Alzheimer, HIV e muitas formas de câncer.

Para o tratamento de câncer, por exemplo, avanços podem ser feitos com o auxílio desses componentes biológicos artificiais e nanorobôs. Com eles, os cientistas acreditam ser possível controlar, reduzir e até mesmo eliminar efeitos colaterais da quimioterapia. O tratamento do câncer com a nanomedicina consistiria no fornecimento de nanorobôs ao paciente através de uma injeção e estes buscariam células cancerosas para realizar o tratamento.

Referências:

Marques, E. F. 2014. Da Nanociência à Nanotecnologia. Revista de Ciência Elementar, 2(3): 1-5.

Venkatesan, M. & Jolad, B. 2010. Nanorobots in cancer treatment. INTERACT 2010, 258-264.

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