Em 1980, os cientistas ingleses Salvador Moncada e Richard Palmer estavam estudando o relaxamento muscular. Havia interesse específico nos músculos das paredes das artérias, que são parcialmente responsáveis pelo controle da pressão sangüínea. Quando o corpo humano sente necessidade, ele produz substâncias como a acetilcolina, que entra na corrente sangüínea e sinaliza para os músculos do corpo relaxarem. Até recentemente, considerava-se que ela agia diretamente nos músculos, mas verificou-se, posteriormente, que não era bem isso o que ocorria.

A acetilcolina atua dentro das células da parte interna das artérias (células endoteliais), que produzem uma outra substância que dá o sinal para o relaxamento muscular. Foi uma surpresa para os dois cientistas descobrirem que a substância produzida pelas células endoteliais era um gás muito simples, o óxido nítrico, de fórmula NO (um átomo de nitrogênio ligado a um átomo de oxigênio). Ele é considerado um poluidor da atmosfera junto com outros gases de nitrogênio como o N₂O e o NO₂.

O óxido nítrico pode ser obtido facilmente em laboratório pela reação de ácido nítrico com raspas de cobre metálico. É um gás incolor que reage instantaneamente com o oxigênio do ar para dar o NO₂, que é um dos responsáveis pela “chuva ácida”. No nosso corpo, contudo, o óxido nítrico é usado como molécula-mensageira, o que é muito engenhoso: por ser pequena, ela consegue se disseminar rapidamente do endotélio até as células dos músculos. Essa molécula é estável no corpo humano e só reage em certas circunstâncias.

A ação mais importante do óxido nítrico em nosso corpo é ligar-se facilmente aos átomos de ferro da enzima sintase, formando o complexo NO-Fe- sintase. Esse complexo consegue liberar o NO, que produz o relaxamento muscular e permite a entrada do sangue nos corpos cavernosos (tecidos que se assemelham a espumas, presentes em orgãos como o pênis). Mas a História do óxido nítrico não termina aí.

Após a descoberta da função do NO no corpo humano, surgiram inúmeros trabalhos de pesquisa relacionados a este gás. Um deles trata dos mecanismos de defesa do nosso organismo para eliminar bactérias invasoras que causam doenças. As células que produzem o NO, os macrófagos, têm a capacidade de injetá-lo dentro desses microorganismos para matá-los. Após a eliminação das bactérias, o óxido nítrico é oxidado a nitrito (NO₂^-) e nitrato (NO₃^-). Assim, o NO tem dois papéis fundamentais em nosso corpo: como molécula-mensageira, é o responsável pelo relaxamento da musculatura vascular; como agente antimicrobiano, defende-nos contra as bactérias que causam doenças.

A descoberta do papel essencial desempenhado pelo NO no controle da pressão sangüínea explica porque um medicamento como a nitroglicerina tem sido indicado pelos médicos, há muito tempo, para o tratamento de angina – um estreitamento das artérias do coração. Quando a nitroglicerina se transforma em NO, provoca um relaxamento muscular e, conseqüentemente, alarga as artérias. Acontece que aquela substância é um poderoso explosivo (já viram no cinema a explosão provocada por uma gota que cai no chão?).Portanto, não é um medicamento conveniente para as pessoas carregarem.

Um fato digno de ser lembrado é a descoberta, por Alfred Nobel, da dinamite, cujo principal componente é a nitroglicerina.Nobel ficou tão rico com a descoberta da dinamite, patenteada em 1867, que instituiu o famoso prêmio que leva seu nome. Em 1896, alguns meses antes de sua morte, Nobel, que tinha angina, não aceitou tomar a nitroglicerina, recomendada pelos médicos.

Antonio Carlos Massabni
Instituto de Química – Araraquara – UNESP

Quimica Viva – CRQ IV (Conselho Regional de Química – SP)

De acordo com Stringheta, “o princípio da agricultura orgânica é cuidar do solo”. Para melhorar seu desempenho, o principal recurso é justamente a incorporação de matéria orgânica, especialmente restos vegetais e estercos. No caso destes últimos, é preciso submetê-los a um processo de compostagem para eliminar microorganismos patogênicos.

O composto é feito com camadas intercaladas de restos vegetais e esterco regadas com água. De acordo com o engenheiro agrônomo José Pedro Santiago, presidente da Câmara Setorial de Agricultura Orgânica e consultor do IBD, o esterco precisa ficar pelo menos três meses em compostagem. Durante esse período, ocorrem processos bioquímicos e a matéria orgânica é decomposta.

Polito diz que a compostagem tem ainda uma segunda função: fazer com que seja liberado carbono na forma de gás, de modo que, quando o adubo for incorporado ao solo, a relação carbono-nitrogênio na planta esteja equilibrada.

Santiago explica que, para promover a fertilidade do solo, “podem também ser usados os chamados micronutrientes, que são produtos químicos”. Esse micronutrientes são combinados com matéria orgânica em insumos denominados biofertilizantes. Um deles é o Supermagro, recomendado pela Embrapa para a produção de café orgânico. Em sua composição, há água, leite e esterco bovino, e também produtos químicos como os sulfatos de cobalto e manganês e o termofosfato silício-magnesiano. Ingredientes semelhantes compõem o Agrobio, um outro biofertilizante bastante utilizado, desenvolvido pela Empresa de Pesquisa Agropecuária do Estado do Rio de Janeiro (Pesagro-Rio). Santiago, contudo, faz uma ressalva sobre o emprego dos micronutrientes: “Eles podem ser usados até certa quantidade e, no caso de algumas certificadoras, é preciso justificar o uso”.

De acordo com os adeptos da produção orgânica, além de levar nutrientes às plantas, os compostos e os biofertilizantes fazem com que elas criem mecanismos próprios de defesa contra pragas e doenças, o que reduz a necessidade de usar defensivos. “O princípio da agricultura orgânica é o seguinte: tenha um solo sadio, que você vai ter uma planta sadia”, resume o presidente da Câmara Setorial.

Nos casos em que ainda assim houver pragas ameaçando a produtividade da lavoura, recorre-se a produtos como a calda sulfocálcica. Composta de polissulfetos de cálcio, ela combate ácaros, fungos e insetos. Como fungicida, também pode ser usada a calda bordalesa, preparada com cal hidratada e sulfeto de cobre. Tal como no caso dos biofertilizantes, algumas certificadoras exigem justificativa técnica acompanhada de análises de solo e folhas para autorizar o uso desses produtos.

O controle também pode ser feito com extratos de plantas como dente-de-leão, urtiga e neen. Para o professor da USP, desenvolver mecanismos que otimizem a extração e o aproveitamento desse extratos é uma função do profissional da química. “Será que o dente-de-leão não tem alguma substância que possa ser usada de modo mais rápido?”, exemplifica.

Polito também chama a atenção para a necessidade de criar meios de concentrar os princípios ativos e de desenvolver veículos eficientes para os insumos usados na agricultura orgânica. Nesse sentido, o profissional da química tem nesse tipo de produção a mesma função que exerce na convencional: criar meios de reduzir custos e aumentar a eficiência dos insumos. “Eu diria que esse campo é uma avenida aberta para pesquisa que os químicos não perceberam ainda”, opina o professor.

Vivian Chies
Assessoria de Comunicação do CRQ

Quimica Viva – CRQ IV (Conselho Regional de Química – SP)

A ciência e a indústria químicas produzem conhecimento e insumos também para a agricultura orgânica. Embora alguns materiais publicitários e até mesmo jornalísticos a definam como sistema de produção que prescinde de química, esta se faz presente em quase todas as etapas da produção: desde o preparo do solo até a análise do produto final para verificar a ausência de fertilizantes e defensivos não permitidos nesse tipo de cultivo.

Na opinião do engenheiro agrônomo e professor emérito da Universidade Federal de Lavras, Alfredo Scheid Lopes, classificar os alimentos em orgânicos e químicos é um erro conceitual. “A própria química divide-se em dois grupos: a Química Orgânica, que estuda o carbono, o hidrogênio e o oxigênio, seus compostos e reações, e a Química Inorgânica que estuda os demais elementos. Portanto, produtos orgânicos são também químicos”, conclui Lopes.

Tanto esse tipo de produção não prescinde de química que um dos membros do grupo de insumos da Câmara Setorial de Agricultura Orgânica – órgão do Ministério da Agricultura – é o bacharel em química Wagner Polito, professor do Instituto de Química de São Carlos da USP. “Por conhecer a composição química dos materiais, o profissional dessa área pode opinar sobre o que deve ou não ser usado na agricultura orgânica”, esclarece Polito.

Análises químicas de solo e folhas são constantemente utilizadas por agricultores que buscam a certificação de seus produtos orgânicos. A principal certificadora do país, o Instituto Biodinâmico (IBD), usa os laudos dessas análises para autorizar ou não o uso de determinadas substâncias bem como para verificar se o manejo da cultura foi feito de modo correto.

Os resultados de análises são usados também para determinar o tempo que o produtor levará para obter a certificação de seu produto, o que pode variar de um a cinco anos. Tão logo o agricultor decida converter sua produção convencional em orgânica, “faz-se uma análise do solo para verificar níveis de resíduos e, a partir disso, e em função de todo o levantamento da área, você faz o planejamento para conversão”, explica o engenheiro agrônomo Paulo Stringheta, professor da Universidade Federal de Viçosa.

Vivian Chies
Assessoria de Comunicação do CRQ

Quimica Viva – CRQ IV (Conselho Regional de Química – SP)

Material de interesse:

1. Conceitos técnicos de saneantes:
http://www.anvisa.gov.br/saneantes/con ceito.htm

2. Consulta de Produtos Registrados:
http://www7.anvisa.gov.br/datavisa/Consulta_Produto/consulta_saneante.asp

3. Consulta de Produtos Notificados:
http://www7.anvisa.gov.br/datavisa/Notificado/notificado.asp

4. Manual de Protocolos para Testes de Eficácia de Produtos Desinfetantes (em revisão).
http://www.anvisa.gov.br/divulga/public/saneantes/desinfestantes.pdf

5. Orientações para os consumidores de saneantes.
http://www.anvisa.gov.br/saneantes/cartilha_saneantes.pdf

6. Uso de Formaldeído como Substância Ativa em Formulações de Saneantes
http://www.anvisa.gov.br/saneantes/cates/parecer/formaldeido2.htm

7. Norma Técnica que institui medidas de controle sobre o uso do Glutaraldeído nos Estabelecimentos Assistenciais de Saúde.
ftp://ftp.saude.sp.gov.br/ftpsessp/bibliote/informe_eletronico/2007/ielsabr.07/iels73/E_RS-27-REP_280207.pdf

Ubiracir Fernandes Lima Filho
Associação Brasileira de Aerossóis e Saneantes – ABAS  e CRQ-IV

Quimica Viva – CRQ IV (Conselho Regional de Química – SP)

Ainda no processo de gerenciamento do risco que os produtos oferecem aos usuários, a GGSAN classifica os saneantes em dois grupos distintos:

• Risco I: produtos de limpeza em geral que, por sua destinação de uso e pelas características de suas formulações, oferecem menor risco. Por isso, passam por um processo mais simples de avaliação na Anvisa, denominado notificação;

• Risco II: produtos que apresentam características mais ácidas ou alcalinas e os que requerem comprovação de eficácia, por exemplo, os antimicrobianos e os desinfestantes. São registrados e passam por uma avaliação mais profunda, principalmente quanto à eficácia e propriedades toxicológicas. Desta forma, devem apresentar algumas frases específicas em sua rotulagem para uma melhor orientação aos usuários.

A importância das informações geradas por estes estudos aos usuários pode ser verificada quando uma das frases obrigatórias nos rótulos de produtos saneantes alerta:

“LEIA ATENTAMENTE O RÓTULO ANTES DE USAR O PRODUTO”

O perigo dos produtos “caseiros”.

Os produtos de limpeza conhecidos como “caseiros” ou clandestinos não passam por nenhum desses testes tampouco têm qualquer documentação técnica submetida à averiguação dos especialistas da Anvisa. Também não há garantia de que o processo de fabricação tenha sido acompanhado por profissional da química, o que significa que ele, na maioria da vezes, foi conduzido por pessoas leigas, sem nenhum conhecimento do que ocorre na interação entre as matérias-primas. Resultado: o produto pode até deixar um cheirinho gostoso na casa, mas dificilmente vai limpá-la adequadamente ou eliminar os microorganismos. Ou seja, são ineficazes.

Isso sem contar que a cor atribuída a esses produtos e as embalagens inapropriadas em que são comercializados (geralmente, garrafas de refrigerante) são um grande atrativo para as crianças. Infelizmente, várias já sofreram intoxicações por terem ingerido o produto, confundindo-o com refrigerante.

A GGSAN mantém um sistema em sua página da internet para que qualquer cidadão possa verificar se determinado saneante está ou não devidamente regularizado, ou seja, se teve a sua formulação avaliada quanto às características de eficácia e segurança previstas, inclusive com a possibilidade de visualização da rotulagem dos produtos. Também é mantido um programa de orientação quanto ao uso e os riscos no uso de produtos não registrados, como o guia Orientações Para os Consumidores de Saneantes.

O programa inclui alertas técnicos quanto às novas avaliações de substâncias químicas anteriormente autorizadas, nas quais se detectaram riscos, como por exemplo, os associados ao uso de substâncias que contém o grupamento funcional aldeído – o Formaldeído (Formol) e o Glutaraldeído.

Desta forma, os produtos de limpeza estão constantemente sendo inovados e monitorados pelos fabricantes e pelos órgãos reguladores, com o intuito de promover e proteger a saúde do cidadão.

Ubiracir Fernandes Lima Filho
Associação Brasileira de Aerossóis e Saneantes – ABAS  e CRQ-IV

Quimica Viva – CRQ IV (Conselho Regional de Química – SP)

As substâncias químicas têm a propriedade de interagir umas com as outras de várias formas e, quando associadas, podem somar estas propriedades e gerar produtos formulados que auxiliam nas mais diversas necessidades, como, por exemplo, os produtos de limpeza.

Estes produtos, tecnicamente denominados Saneantes, são definidos pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) como aqueles destinados à higienização, desinfecção ou desinfestação domiciliar, em ambientes coletivos e/ou públicos, em lugares de uso comum e no tratamento da água, e têm sua regulamentação sob a responsabilidade da Gerência Geral de Saneantes (GGSAN) daquele órgão.

Dentre as categorias de saneantes, podem ser destacados:

• os produtos de limpeza geral, como os sabões, os detergentes, os alvejantes, as ceras/lustradores/polidores, os removedores;

• os produtos com ação antimicrobiana, como os desinfetantes e os esterilizantes;

• os desinfestantes, como os inseticidas, os produtos para jardinagem amadora, os raticidas e os repelentes, que são aqueles produtos usados com o intuito de matar, controlar ou repelir vetores indesejáveis, como, por exemplo, baratas, mosquitos, formigas, dentre outros.

Antes de serem colocados no mercado, estes produtos são desenvolvidos e têm sua qualidade controlada por profissionais com conhecimentos químicos específicos para o trabalho em cada setor da fábrica. Para se alcançar um produto com qualidade, devem ser estudados criteriosamente os componentes e suas possíveis associações, além das maneiras de realizá-las, o que configura o processo de fabricação. Além disso, devem ser definidos quais métodos de controle da qualidade serão empregados para verificar a ação desejada e controlar qualquer risco associado ao seu uso.

Outra medida importante é definir o tipo de embalagem que será adequada à sua comercialização. Para os produtos que oferecem um risco maior à saúde se ingeridos, é necessário adotar tampas à prova de abertura por crianças, como aquelas em que é preciso não só rosquear, mas também apertar para abrir o produto.

Todo esse trabalho tem como objetivo colocar no mercado produtos que realmente atendam os fins a que se destinam. Assim, um sabão ou um detergente deverá auxiliar na remoção de sujeiras; a água sanitária deverá desinfetar ou alvejar; um repelente ou um inseticida deverá manter afastado ou matar o inseto indesejado; um esterilizante deverá eliminar microrganismos de artigos cirúrgicos, de forma a evitar que pacientes venham a contrair infecções hospitalares por contaminação. Isso tudo sem que nenhuma substância química presente nestes produtos, ou que venha a ser formada durante o seu prazo de validade, cause efeitos indesejados aos usuários ou danos ao meio ambiente.

Tecnicamente, para certificar-se de que o produto não oferece tais riscos, é necessário realizar testes de eficácia e segurança exigidos pela GGSAN. Um saneante, para ser aceito por esta gerência, deve apresentar uma documentação técnica, a qual inclui os referidos testes, que é submetida à avaliação dos especialistas em vigilância sanitária da Anvisa. Somente após a sua aprovação, estará legalmente autorizado a ser comercializado.

Estes testes consistem em submeter amostras dos desinfetantes ou esterilizantes a microrganismos representativos, ou, no caso dos desinfestantes, aos vetores alvo, para comprovação das suas eficácias. Como parte do gerenciamento de risco do uso destes produtos, eles são também submetidos a estudos, como por exemplo, de irritabilidade da pele e dos olhos, para classificação toxicológica, e de estabilidade, para determinação do seu prazo de validade.

Ubiracir Fernandes Lima Filho
Associação Brasileira de Aerossóis e Saneantes – ABAS  e CRQ-IV
Quimica Viva – CRQ IV (Conselho Regional de Química – SP)

Estratégia

A Nanotecnologia se configura como assunto estratégico e de máxima prioridade nos países desenvolvidos e também em países em desenvolvimento acelerado, como a China e a Coréia do Sul. O investimento global situa-se na faixa de três bilhões de dólares/ano, só no nível governamental. Tal investimento vem sendo crescente, alimentado pela expectativa de que em dez anos a Nanotecnologia deverá movimentar mais de um trilhão de dólares na economia mundial.

No Brasil, os investimentos ainda são muito modestos, mas mesmo assim já foram feitos avanços importantes na estruturação de quatro redes nacionais em Nanotecnologia, além de várias sub-redes temáticas e três Institutos do Milênio, mobilizando mais de 300 pesquisadores e 600 pós-graduandos em todo o país.

Na opinião deste autor, os químicos e empresários brasileiros do setor ainda vêm tendo uma atuação bastante tímida nessa área. Muitos ainda não perceberam que a Nanotecnologia é um poderoso instrumento de capacitação, que além de promover a inovação tecnológica, também pode melhorar a qualidade dos produtos através da assimilação de recursos e procedimentos mais inteligentes, modernos e evoluídos.

Finalmente, é importante destacar que a Nanotecnologia ainda se apresenta como uma área de prospecção aberta e isso oferece uma grande oportunidade a ser aproveitada pelo Brasil. Nesse sentido, é imperativo que novos nichos tecnológicos sejam identificados e consolidados. Disso, o governo já está ciente; mas o setor empresarial não pode permanecer indiferente. Tem sido dito com freqüência que o país perdeu o bonde da microtecnologia. Será que também irá perder o bonde da Nanotecnologia?

Henrique Eisi Toma
Instituto de Química – Laboratório de Química Supramolecular – USP

Quimica Viva – CRQ IV (Conselho Regional de Química – SP)

Na realidade, existem várias outras maneiras de se trabalhar com moléculas para produzir estruturas organizadas. Sua exploração é um assunto estratégico atualmente. Uma das aplicações disso a maioria já conhece: são os cristais líquidos. Utilizando a propriedade de orientação das moléculas, é possível formar os pixels de imagem em sua tela de computador. Existe uma diversidade muito grande de dispositivos moleculares, como os sensores químicos e biológicos, dispositivos “orgânicos” emissores de luz (OLEDs), células fotovoltaicas e fotoeletroquímicas, células a combustível, painéis eletrocrômicos, memórias, chaveadores de sinal, portas lógicas, atuadores e componentes eletrônicos.

O desenvolvimento de sensores químicos e biológicos é outra das grandes possibilidades na nanotecnologia, principalmente pela enorme diversidade de opções e aplicações. Os sensores podem ser baseados em filmes moleculares que mudam suas propriedades ópticas quando expostos às radiações ou aos agentes químicos ou biológicos. Tais filmes ainda podem sinalizar o reconhecimento das espécies através de respostas elétricas ou eletroquímicas e têm sido usados no desenvolvimento de sensores de gases para prevenir incêndios ou alertar sobre vazamentos, bem como de dispositivos sensoriais como nariz e língua eletrônicos, e de analisadores de conservantes químicos em alimentos e bebidas.

Nanopartículas também podem ser alteradas quimicamente para reconhecer outras espécies, sinalizando tal ação através de mudanças de cor ou luminescência. Além disso, é possível incorporar propriedades magnéticas, gerando nanopartículas que podem ser atraídas por imãs para serem utilizadas para transportar drogas, liberar espécies ativas de oxigênio de forma localizada em terapia fotodinâmica ou promover a redução da temperatura (hipertermia) numa determinada região do corpo, mediante aplicação de campos elétricos alternados, visando à destruição de células cancerosas.

A redescoberta também faz parte da Nanotecnologia. Intuitivamente, o homem aprendeu que a adição de nanopartículas de carbono (negro de fumo) à borracha melhorava em muito suas propriedades mecânicas e o resultado disso foi o pneu. A insuperável tinta nanquim nada mais é que uma suspensão de nanopartículas de carbono em goma arábica. As nanopartículas já fazem parte do mundo dos plásticos, entrando na fabricação de produtos mais resistentes, com melhores propriedades isolantes e menor permeabilidade a gases.

Entretanto, não é só tecnologia. Também existe a Ciência e esse é o lado mais interessante do mundo nanométrico. Realmente, nessa dimensão o raciocínio em termos dos fenômenos clássicos não mais se aplica e os desafios científicos são imensos. Surgem novos fenômenos, principalmente associados à redução da dimensão dos materiais.

Um exemplo simples: veja o que acontece quando um feixe de luz incide sobre orifícios micrométricos em um filme de ouro. Normalmente passa pouca luz através dos orifícios. Se esses orifícios forem nanométricos deveria sair menos luz ainda, não é verdade? Mas não é isso o que acontece. Na realidade, a luz, ao interagir com a rugosidade atômica das bordas dos orifícios nanométricos, entra em ressonância com os elétrons de superfície, levando a um gigantesco efeito de amplificação. Assim, ela consegue sair mais intensa do que era. Mas para o que serve essa descoberta? São muitas as aplicações que poderão surgir: novas telas eletrônicas, dispositivos para amplificação da luz etc.

Mas o assunto mais desafiador na Nanotecnologia ainda continua sendo a própria vida. Hoje, as moléculas começam a ser exploradas como nanomáquinas e nanodispositivos, a exemplo das enzimas, do DNA e do complexo neuronal. Desvendando as nanomáquinas biológicas, poderemos reproduzir vários processos que sustentam a vida e dessa forma contribuir para a solução dos problemas e melhorar a qualidade do meio ambiente.

Henrique Eisi Toma
Instituto de Química – Laboratório de Química Supramolecular – USP

Quimica Viva – CRQ IV (Conselho Regional de Química – SP)

Além da nossa capacidade de trabalhar com moléculas, temos a vantagem de dispor do melhor software possível: a nossa consciência. Ele é o único capaz de comandar as ações do cérebro e de exercitar a própria inteligência através da aprendizagem e da auto-aprendizagem. E o mais incrível é saber que tudo isso é pura Química!

A pergunta a ser feita agora é: será que conseguiremos manipular átomos e moléculas ao ponto de construirmos máquinas mais evoluídas e sistemas auto-adaptáveis e inteligentes? Medicamentos programados para atingir um alvo ou para serem liberados de acordo com as necessidades? Sistemas químicos integrados em um chip para fazer diagnóstico clínico ou monitorar a qualidade de vida? Dispositivos de iluminação e jornais eletrônicos com a espessura de uma folha de papel? Janelas que dispensam limpeza ou adaptam suas tonalidades, ou que transformam a luz do sol em energia elétrica? Tecidos com capacidade de reconhecer e neutralizar agentes agressivos ou de suportar condições extremas de temperatura, impacto ou corrosão? Estes são apenas alguns exemplos de assuntos que já estão estimulando enormes investimentos financeiros para a nanotecnologia no mundo inteiro.

Trabalhar com moléculas é exatamente o que a Química faz. Observe, porém, que apenas uma pequena parte das reações químicas gera os resultados esperados. Por exemplo, quando colocamos os reagentes em um tubo de ensaio, estes passarão a reagir através dos incessantes eventos colisionais promovidos pela energia térmica. Apenas algumas das colisões serão produtivas e resultarão na espécie química desejada; a maioria será improdutiva, pois o processo é caótico. Não há muito que fazer para evitar isso, a não ser esperar o suficiente para que o produto se acumule e o rendimento aumente.

Então, o que aconteceria se colocássemos as moléculas biológicas envolvidas na fotossíntese, isto é, clorofilas, quinonas, citocromos, ferredoxinas, ATP sintase, entre outras, em um tubo de ensaio e irradiássemos com luz? Ocorreria a fotossíntese? De jeito algum! Na realidade, os processos biológicos só funcionam porque os componentes moleculares estão devidamente organizados no espaço e no tempo. As ações que se processam acabam transcendendo o plano da molécula. Esse é o conceito mais genuíno da Química Supramolecular: a química além da molécula. É justamente essa Química que torna possível a vida e que oferece a grande estratégia na Nanotecnologia Molecular.

Assim, para começar, é importante aprender essa nova linguagem. Na Química Supramolecular, um átomo equivale a uma letra, uma molécula constitui uma palavra e um conjunto de moléculas organizadas compõe uma sentença. Portanto, é preciso trabalhar a Química com essa nova linguagem, que paradoxalmente a natureza já conhece e pratica há muito tempo. Ao fazermos isso, estaremos perseguindo os limites da evolução dos materiais moleculares, tomando como referência a própria natureza.

Mas o que tudo isso quer dizer em termos químicos? Para que duas moléculas possam atuar cooperativamente, é necessário que elas interajam de forma associativa, com algum grau de reconhecimento mútuo capaz de conferir a necessária organização estrutural. Esse mecanismo é típico do reconhecimento molecular, e um bom exemplo é proporcionado pela interação entre as bases nucleicas, que pode ser vista na estrutura do DNA. Se modificarmos as moléculas com bases desse tipo, elas passarão a se associar espontaneamente através do reconhecimento molecular e isso poderá ser usado para promover a automontagem de novas estruturas supramoleculares voltadas para aplicações em nanotecnologia molecular.

Henrique Eisi Toma
Instituto de Química – Laboratório de Química Supramolecular – USP

Quimica Viva – CRQ IV (Conselho Regional de Química – SP)

Nanotecnologia é uma ciência que permite ao homem lidar com átomos, moléculas e sistemas muito pequenos para criar novos processos industriais, produtos e materiais de alto desempenho. Todos os processos de produção e conversão de energia em nossas vidas envolvem passagem de elétrons: a respiração, a fotossíntese, a combustão em máquinas e motores e o funcionamento das baterias e das células fotovoltaicas. Hoje essa questão já chegou ao mundo nanométrico, onde a unidade básica é 1 nanômetro (1nm), que significa 1 bilionésimo de metro. Nano é um prefixo de origem grega e quer dizer “anão”.

Nesse mundo, só é possível ver e manipular átomos e moléculas por meio de equipamentos especiais e que são muito mais potentes que os microscópios, inclusive os eletrônicos. Tais equipamentos, que fazem a chamada varredura de sonda, possibilitam aos cientistas ver como se comporta uma única molécula e como um elétron passa através dela.

Antigamente, isto é, há menos de cinqüenta anos, a maioria dos instrumentos eletrônicos ainda funcionava com válvulas, parecidas com lâmpadas, geralmente barulhentas e cheias de problemas. A introdução do transistor ajudou muito, mas mesmo assim, nos anos 1970 os computadores ainda eram imensos: ocupavam salas inteiras e ninguém pensava em ter um em sua casa. Hoje, além de caberem na palma da mão, são muito mais possantes e confiáveis. Com a redução de tamanho e avanços na integração, um processador convencional, como o Pentium IV, já trabalha com 40 milhões de transistores.

E isso ainda continua evoluindo. Os processadores já começam a entrar na escala nanométrica e a previsão do físico Richard Feynman, feita em 1959, de que seria possível colocar todo o conteúdo da Enciclopédia Britânica no espaço de uma cabeça de alfinete já não é ficção. Pode parecer impressionante, mas alguém poderia dizer que mesmo com tanto progresso, um bit de informação ainda representa um desperdício de espaço ao utilizar nada menos que alguns bilhões de átomos! É verdade. No final de 2004, a IBM anunciou o Millipede, um dispositivo que utiliza milhares de sondas de microscopia para gravar e ler informações em escala nanométrica. Então, você consegue imaginar agora o que poderá acontecer quando a eletrônica passar a utilizar átomos e moléculas isoladamente? Dispositivos milhões de vezes menores? Como seria isso?

Não é preciso pensar muito para responder. De fato, esse dispositivo já existe e está dentro de você. É o seu cérebro que, sem dúvida, ainda é o melhor computador existente. Ele é capaz de executar 1.017 operações por segundo, superando em mil vezes o Blue Gene/L que a IBM acaba de anunciar como o computador mais possante já construído pelo homem. O cérebro é um computador “molhado”, que trabalha com neurônios, células que recebem os impulsos químicos de moléculas de neurotransmissores, como a dopamina, convertendo-os em sinais elétricos. Estes se deslocam a longas distâncias pelos axônios até chegar à região da sinapse, onde disparam novamente os mecanismos de comunicação celular, liberando neurotransmissores para as células vizinhas.

Henrique Eisi Toma
Instituto de Química – Laboratório de Química Supramolecular – USP

Quimica Viva – CRQ IV (Conselho Regional de Química – SP)