{"id":89992,"date":"2010-08-01T00:00:00","date_gmt":"2010-08-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2010\/08\/01\/jugar-a-armar\/"},"modified":"2016-04-19T12:44:26","modified_gmt":"2016-04-19T15:44:26","slug":"jugar-a-armar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/jugar-a-armar\/","title":{"rendered":"Jugar a armar"},"content":{"rendered":"
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THIAGO CIPRIANO \/ UFABC \/ LME-LNLS<\/span>Nanoselva: tubos de pie en electrodoTHIAGO CIPRIANO \/ UFABC \/ LME-LNLS<\/span><\/p><\/div>\n

El montaje pieza por pieza de min\u00fasculos tubos de un espesor decenas de miles de veces menor que el de un pelo, es un juego que ocupa al equipo del qu\u00edmico Wendel Alves, de la Universidad Federal del ABC (UFABC), que le permite develar las condiciones ideales para la producci\u00f3n de nanotubos y controlar sus propiedades. Puede parecer ciencia ficci\u00f3n, pero es real. Y est\u00e1 lejos de ser un\u00a0 juego carente de utilidad: la idea es crear, en el futuro, biosensores y generadores de energ\u00eda en miniatura.<\/p>\n

Integrado al Instituto Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda (INCT) de Bioanal\u00edtica, coordinado por el qu\u00edmico Lauro Kubota, de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), el laboratorio reci\u00e9n erigido, que el grupo de Alves divide con los equipos de otros tres docentes, est\u00e1 listo para encarar el reto. De cualquier modo, algunas mol\u00e9culas son demasiado peque\u00f1as como para ser realmente manipuladas, ni siquiera en un avanzado laboratorio de qu\u00edmica. En ese caso, los estudios te\u00f3ricos est\u00e1n a cargo del f\u00edsico Alexandre Reily Rocha, tambi\u00e9n profesor de la UFABC, la universidad a\u00fan en proceso de instalaci\u00f3n en Santo Andr\u00e9, Gran S\u00e3o Paulo. \u201cEn la computadora puedo poner una mol\u00e9cula por vez dentro del nanotubo y estudiar qu\u00e9 sucede mediante modelos de simulaci\u00f3n\u201d, explica.<\/p>\n

Los nanotubos de Alves est\u00e1n formados por amino\u00e1cidos, que son las unidades que componen las prote\u00ednas, y sus subpartes, los p\u00e9ptidos. Al contrario que los nanotubos de carbono, muy comunes actualmente en los laboratorios del mundo y que para formarse requieren condiciones de trabajo espec\u00edficas, tales como temperaturas sumamente altas y una corriente el\u00e9ctrica intensa, los de p\u00e9ptidos constituyen una novedad en Brasil, de acuerdo con el qu\u00edmico de la UFABC. Y una novedad prometedora.<\/p>\n

\u201cLos nanotubos de p\u00e9ptidos son m\u00e1s baratos y su producci\u00f3n es m\u00e1s r\u00e1pida\u201d, resume. A decir verdad, se forman espont\u00e1neamente. Basta con disolver los p\u00e9ptidos en un tubo de ensayo y \u00e9stos se organizan formando innumerables tubos. El equipo paulista demostr\u00f3, en un art\u00edculo que saldr\u00e1 publicado en septiembre en el Journal of Materials Science<\/em>, que para la formaci\u00f3n de los nanotubos que se obtuvieron es necesario echar manos, en las condiciones adecuadas, de una serie de piezas elaboradas con un tipo espec\u00edfico de amino\u00e1cido: la fenilalanina, que se agrega en pares, formando el p\u00e9ptido difenilalanina.<\/p>\n

Una vez formada una suspensi\u00f3n del material, el investigador ve aparecer un s\u00f3lido blanco en el tubo de ensayo. A simple vista, no es m\u00e1s que eso, pero recursos de alta tecnolog\u00eda, tales como la difracci\u00f3n de rayos X, la espectroscop\u00eda y la microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido ayudan a caracterizar a los nanotubos, al principio dispuestos en forma aleatoria. Afortunadamente, no es necesario contar un\u00a0 nanopeine para desenredarlos: basta con resuspender el s\u00f3lido en agua y los tubos se autoorganizan. La disposici\u00f3n var\u00eda de acuerdo con las condiciones de presi\u00f3n, temperatura, pH y del solvente. Pueden permanecer de pie, como una\u00a0 nanoselva, o acostados, como espagueti en un plato.<\/p>\n

Alves estudia de qu\u00e9 modo los par\u00e1metros afectan la disposici\u00f3n de los nanotubos, para poder en el futuro controlar esa organizaci\u00f3n \u2013 que influye en sus propiedades \u2013 de acuerdo al uso que pretende. En general, la idea es aprisionar enzimas dentro de nanotubos adheridos a un electrodo, para usarlos como biosensores. Una enzima que se une a mol\u00e9culas de glucosa, por ejemplo, puede estar en el centro de un\u00a0 min\u00fasculo sensor para diab\u00e9ticos. Al adherirse a las enzimas, las mol\u00e9culas de glucosa alteran la variaci\u00f3n de la corriente en relaci\u00f3n con el tiempo, lo que hace posible medir el tenor de glucosa de la muestra.<\/p>\n

El grupo de qu\u00edmicos de la UFABC ha logrado aprisionar en nanotubos el sitio activo de una enzima, la microperoxidasa 11, que contiene hierro, lo que le da la coloraci\u00f3n roja a simple vista al polvo blanco de los nanotubos. Este trabajo, informado en el art\u00edculo del Journal of Materials Science<\/em>, es parte de la maestr\u00eda de Thiago Cipriano, y demuestra que esos nanotubos ceden electrones al per\u00f3xido de hidr\u00f3geno y lo transforman en agua, un tipo de reacci\u00f3n conocida como reducci\u00f3n.<\/p>\n

Ahora Alves pretende producir sistemas de nanotubos con base en modelos biol\u00f3gicos capaces de extraer electrones del ox\u00edgeno a temperatura ambiente, generando electricidad. \u201cEs eso lo que se busca en las c\u00e9lulas de combustible\u201d, explica. Junto con la estudiante de maestr\u00eda Iorquirene Matos, mont\u00f3 nanotubos de p\u00e9ptidos con una estructura de cuatro iones de cobre, que, de acuerdo con un art\u00edculo publicado en Electrochimica Acta <\/em>del mes julio, logran efectivamente realizar esa reducci\u00f3n.<\/p>\n

Realidad virtual
\n<\/strong>En simulaciones, Alexandre Rocha estudia una manera de mejorar la conducci\u00f3n de la electricidad por los nanotubos de p\u00e9ptidos, aislantes por naturaleza. Este trabajo indica que part\u00edculas de oro y de cobre pueden adherirse a los tubos, produciendo sensores m\u00e1s precisos, en lo que constituye un efecto ya confirmado por los qu\u00edmicos.<\/p>\n

Otro aspecto que el f\u00edsico abord\u00f3 es la influencia del agua en las propiedades de los nanotubos. Pese a ser casi omnipresente en el planeta, el agua le reserva a\u00fan muchos secretos a la ciencia. El d\u00fao de la UFABC ha verificado, con base tanto en simulaciones como en im\u00e1genes de rayos X, que las mol\u00e9culas de agua se adhieren al interior del tubo formando una h\u00e9lice, pero una h\u00e9lice imperfecta, no completamente regular.<\/p>\n

Al a\u00f1adir una mol\u00e9cula por vez en el ambiente virtual, Rocha logr\u00f3 caracterizar de qu\u00e9 modo las mol\u00e9culas de agua, mediante uniones de hidr\u00f3geno, se conectan con los amino\u00e1cidos que componen los tubos. La estructura es tan estable que, incluso cerca de la temperatura ambiente, los investigadores se refieren a aquella agua como hielo. Para que se evapore, no bastan 100 grados Celsius (\u00b0C): se hacen necesarios150\u00b0Cpara extraer agua de los nanotubos. El paso siguiente son los an\u00e1lisis fisicoqu\u00edmicos, para definir de qu\u00e9 modo el agua afecta a las propiedades de los nanotubos.<\/p>\n

El qu\u00edmico re\u00fane esos hallazgos para montar (en su pensamiento) un sistema que, seg\u00fan admite \u2013 en este \u2013 a\u00fan se trata de ciencia ficci\u00f3n: un biosensor acoplado a una bioc\u00e9lula de electricidad, todo nanom\u00e9trico, de manera tal que se podr\u00eda implantar en el p\u00e1ncreas de diab\u00e9ticos un aparato capaz de medir los niveles de glucosa y liberar insulina, de ser necesario. Tudo eso alimentado por una bioc\u00e9lula como fuente de energ\u00eda. En teor\u00eda, tambi\u00e9n ser\u00eda posible usar esas bioc\u00e9lulas para alimentar marcapasos, actualmente implantados en pacientes card\u00edacos con peque\u00f1as bater\u00edas.<\/p>\n

Los proyectos<\/strong>
\n1.<\/strong> S\u00edntesis, caracterizaci\u00f3n y estudio de las propiedades electr\u00f3nicas de los nanotubos de p\u00e9ptidos y \u00f3xido de titanio (n\u00ba 2008\/53576-9<\/a>);\u00a0Modalidad<\/strong>
\nJoven investigador;\u00a0Coordinador<\/strong>\u00a0Wendel Andrade Alves \u2013 UFABC; Inversi\u00f3n<\/strong>\u00a0R$ 377.263,69
\n2.<\/strong> Simulaciones ab initio<\/em> de transporte electr\u00f3nico en sistemas nanoestructurados desordenados (n\u00ba 2009\/15129-3<\/a>);\u00a0Modalidad<\/strong>\u00a0Ayuda Regular a Proyecto de Investigaci\u00f3n;\u00a0Coordinador<\/strong>\u00a0Alexandre Reily Rocha \u2013 UFABC;\u00a0Inversi\u00f3n<\/strong>\u00a0R$ 127.795,55<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos<\/em>
\nCIPRIANO, T.C. et al<\/em>. Spatial organization of peptide nanotubes for electrochemical devices<\/a>. Journal of Materials Science<\/strong>. v. 45, n. 18, p. 5.101-08. 2010.
\nMATOS, I.O. et al<\/em>. Approaches for multicopper oxidases in the design of electrochemical sensors for analytical applications<\/a>. Elec\u00adtro\u00adchimica Acta<\/strong>. v. 55, n. 18, p. 5.223-29. 2010.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Nanotubos de mol\u00e9culas biol\u00f3gicas pueden convertirse en c\u00e9lulas de energ\u00eda","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[278,304,328],"coauthors":[95],"class_list":["post-89992","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-biologia-es","tag-fisica-es","tag-quimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89992","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=89992"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89992\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=89992"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=89992"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=89992"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=89992"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}