Especial Nanotecnologia [1] | Entenda a ciência invisível a olho nu

Por Thaís Augusto | 10 de Abril de 2019 às 14h37
Divulgação

Um robô tão minúsculo que é capaz de navegar pelo corpo humano atacando células doentes e curando anormalidades. É o que muita gente imagina quando o assunto é nanotecnologia, mas aqui vai um spoiler: não é bem assim. Neste especial, o Canaltech vai mostrar, em termos simples, o que a nanotecnologia compreende, afinal. Nós separamos essa série em sete capítulos e toda semana publicaremos um para você acompanhar.

O termo "nano" é uma medida que significa um bilionésimo de algo. É tão pequeno que costuma ser comparado ao tamanho de uma bola de gude diante da Terra. Para quem curte matemática, é o equivalente a dividir um metro por 1 bilhão de vezes. Na nanoescala, materiais são invisíveis ao olho nu e mesmo com microscópios ópticos.

Cientistas só conseguem identificar tais materiais a partir de um super microscópio eletrônico. O DNA e o vírus de gripe, por exemplo, são duas estruturas que se encaixam na nanoescala, para você ter uma ideia da "miudeza" da coisa.

Em termos práticos, a partir da nanotecnologia é possível manipular, sintetizar e até modificar uma matéria. No fim do dia, é importante saber que a ciência está utilizando a nanoescala para criar objetos que facilitarão a vida das pessoas. É verdade que estamos longe de criarmos nanorobôs, mas outras aplicações como roupas que não se molham, novos tratamentos para o câncer e purificação da água estão sendo desenvolvidas e testadas enquanto você lê este texto.

Ficção vs realidade

O conceito de nanorobôs é alimentado por filmes e livros. Uma das primeiras ficções científicas a retratá-los foi Viagem Fantástica, em 1966. No filme, cientistas criam um submarino miniaturizado que deve chegar ao cérebro do paciente para drenar um coágulo. É uma corrida contra o tempo: a equipe médica tem apenas uma hora antes que o nanorobô volte ao seu tamanho natural.

Mesmo assim, a nanotecnologia só foi se popularizar nos anos 1980, quando o engenheiro K. Eric Drexler propôs que as máquinas nanométricas poderiam manipular átomos no futuro. Os átomos e moléculas são as únicas estruturas menores do que os materiais da nanoescala.

"De fato, existe a área de pesquisa [de nanorobôs], mas ela é muito embrionária. É uma visão futurística da aplicação. A nanotecnologia não é só isso. Ela caminha muita mais no sentido de identificação de uma realidade e na criação de uma nanopartícula para resolver e atacar o problema", explicou o professor do Instituto de Química da USP e especialista em nanotecnologia, Delmárcio Gomes.

Mais recentemente, em Homem de Ferro 3, uma substância criada a partir de conhecimentos da nanotecnologia é aplicada em Tony Stark para copiar o organismo do protagonista, curar ferimentos e regenerar partes do corpo. A mesma ciência também é abordada na comédia infantil Big Hero.

Produtos com nanotecnologia

A natureza é a musa inspiradora da nanotecnologia. Há anos, cientistas tentam imitá-la para recriar seus fenômenos. "A evolução da natureza permite que você observe o comportamento de uma planta ou até mesmo o mecanismo de defesa de um animal. E você descobre que aquela característica é gerada por nanoestruturas. A partir daí, cientistas podem ir para laboratórios tentar reproduzir o mesmo efeito em um material", contou Gomes.

Um exemplo disso são as roupas que não molham nem sujam, inspiradas pela habilidade das folhas da flor de lótus. A planta consegue permanecer limpa mesmo crescendo em lagos e regiões lamacentas porque está recoberta por nanoestruturas cerosas que repelem a água. Desta forma, gotículas de água não consegue aderir na superfície da planta e acabam rolando, levando consigo toda a sujeira.

Startup norte-americana cria roupas que não molham. Imagem: Divulgação / Ably

Com a nanotecnologia, a indústria consegue desenvolver produtos com características impermeáveis à líquidos. A técnica é denominada como nanocoating (nano-revestimento, em tradução livre) e está sendo usada diretamente na fibra de tecidos. Há também a possibilidade de aplicar o produto na forma de spray sobre a peça de roupa.

No Brasil, a Nonex desenvolve tecidos com partículas em escala nanométrica em parceria com as indústrias têxteis. Para o próximo verão, a empresa quer colocar no mercado roupas com a capacidade de controlar o calor, o odor de suor, além de proteger contra o Sol e mosquitos como o Aedes aegypti, que carrega o vírus da dengue, febre amarela, chikungunya ou do zika. Vale dizer, aliás, que as roupas que não se molham podem ser lavadas quando mergulhadas na água.

A nanocoating também é testada em carros, onde a tinta dos carros impede que partículas como água e óleo fiquem aderidas sobre sua cobertura. Isso significa que, no futuro, lavar o carro pode se tornar desnecessário. Atualmente, a fabricante Nissan testa a tecnologia capaz de manter veículos limpos.

Gomes ainda destaca outros produtos criados a partir de fenômenos da natureza. A pele do tubarão, que impede o crescimento de bactérias, foi a inspiração de um hospital que criou um adesivo com propriedades similares para evitar a proliferação de bactérias em pontos comuns, como maçanetas de banheiros e elevadores.

Outro caso foi o da Speedo, empresa que criou um maiô de natação chamado Fast Skin para as Olímpiadas de Sydney em 2000. Com a tecnologia, os atletas conseguiram quebrar 15 dos 18 recordes mundiais. Só havia um problema: mais tarde, descobriu-se que a roupa favoreceu injustamente alguns nadadores.

"A empresa foi processada um ano depois por doping tecnológico. A roupa criada impedia que os nadadores disputassem a competição no mesmo nível", explicou Gomes. Apesar dos exemplos, a maioria das criações da nanotecnologia não usam como base a natureza.

No futuro, a nanotecnologia também poderá nos trazer celulares resistentes a riscos e flexíveis o suficiente para alterar a forma do aparelho. Os problemas de cobertura de sinal também serão coisa do passado. A expectativa é de que a conectividade se espalhe assim como o oxigênio.

Hoje, computadores superpotentes só existem porque a nanotecnologia permite dobrar o número de transistores em chips. Em 2015, a IBM conseguiu espremer 20 bilhões de transistores na escala de sete nanômetros num chip do tamanho de uma unha. Agora, a empresa produz transistores com cinco nanômetros e a quantidade subiu para 30 bilhões.

IBM produz chips na nanoescala para potencializar processadores. Imagem: Divulgação / IBM

Isso significa, na prática, que o seu processador do futuro pode ser muito mais poderoso e econômico – o que é excelente para os dispositivos móveis, por exemplo. "Empresas como a IBM e a Intel estão chegando no limite da redução", ressaltou o professor da USP.

Gomes conta que a nanotecnologia está à nossa volta. Dá até para encontrá-la dentro de casa: Band-Aid, secador de cabelo, creme dental e preservativos são alguns dos objetos do nosso cotidiano que usam a nanotecnologia. No Band-Aid e creme dental, por exemplo, a ciência melhora a eficiência dos produtos.

No caso do secador de cabelo, um revestimento produzido a partir da nanoescala impede que bactérias e outras impurezas acabem sobrados para os seus cabelos. Já no preservativo, a nanotecnologia ajuda a destruir bactérias que entram em contato com o produto.

Embalagens inteligentes, o transporte de medicamentos até o órgão doente, nanocosméticos e até uma aplicação contra desastre naturais são outras áreas de atuação da nanotecnologia, mas isso é história para os próximos capítulos desta série.

No Brasil

Em outubro do ano passado, o governo Michel Temer (MDB) criou um plano nacional para o desenvolvimento da nanotecnologia no país.

De acordo com dados do Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações, desde então o Brasil investiu cerca de R$ 650 milhões em projetos de apoio a pesquisa, subvenções a empresas inovadoras, formação de serviços tecnológicos, redes de pesquisa e desenvolvimento e cooperação internacional.

No documento divulgado no ano passado, o ministério dizia que "este conjunto de tecnologias tem o poder de causar mudanças radicais e a tendência de gerar um ciclo acelerado de desenvolvimento e um impacto profundo em virtualmente todos os campos de conhecimento, beneficiando o aumento do desempenho humano, seus processos e produtos, a qualidade de vida e justiça social”.

Duas iniciativas de cientistas brasileiros chamam a atenção no campo da nanotecnologia. Ambas do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), órgão supervisionado pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC).

Uma equipe de cientistas está usando a nanotecnologia a serviço da biologia. A ideia é combater fungos e bactérias que se tornaram resistentes a remédios tradicionais. Para isso, os cientistas estão usando um nanofármaco, capaz de atacar apenas os corpos estranhos, por meio de nanopartículas de prata e sílica. As partículas são mil vezes menores que o diâmetro de um fio de cabelo, e são revestidas por uma camada de antibiótico.

Cientistas da CNPEM também desenvolveram um método que utiliza nanopartículas para atrair vírus e impedir que eles façam ligações com as células do organismo. A técnica pode auxiliar no desenvolvimento de novas formas de detecção do HIV e de outros vírus.

A estratégia poderia até ser utilizada na identificação e eliminação de vírus em bolsas de sangue antes de transfusões. O estudo de 2016 foi o primeiro a demonstrar inativação de vírus baseada em nanopartículas.

Só que, agora, entidades de fomento à pesquisa estão preocupadas. O governo Jair Bolsonaro (PSL) anunciou na última semana uma nova redução no orçamento do Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações. O corte ameaça o pagamento de bolsas de estudo de pesquisadores e prevê contingenciamento de 42,2% das verbas previstas para a pasta em 2019.

No início do ano, o Congresso havia aprovado orçamento de R$ 5,1 bilhões para o MCTIC. Com o enxugamento, os recursos disponíveis caem para R$ 2,9 bilhões. No ano anterior, a pasta tinha recebido R$ 4,7 bilhões.

Enquanto o governo incentiva pouco a pesquisa brasileira, o conhecimento sobre nanotecnologia nas escolas também é insuficiente. Hoje, o tema só aparece em atividades extra pontuais e em matérias oferecidas depois do horário obrigatório de aula.

"Graças a reforma do ensino médio, os colégios puderam oferecer temas fora da grade curricular e isso abriu espaço para que eu criasse projetos dentro das escolas. Em 2013, comecei dando só palestras. Nos últimos três anos, fico o semestre inteiro dando aulas [sobre nanotecnologia]", contou Gomes.

Ele acrescenta que os colégios particulares abrem a porta mais cedo para oferecer novas temáticas. "Mas não podemos nos concentrar apenas nelas. Por isso, fazemos o Ensinano e vou muito em escolas públicas e em ETECs". O Ensinano é um projeto criado para incentivar o ensino e a divulgação da nanotecnologia nas escolas tanto públicas quanto privadas do Brasil.

Em uma entrevista para a USP, ele relembrou que, durante uma recepção aos calouros do Instituto de Química, perguntou quantos tinham tido contato com a nanotecnologia no ensino médio. Gomes descobriu que 87% não haviam abordado o assunto na escola e os 13% restantes, na sua quase totalidade, eram estudantes de escolas particulares.

"A nanotecnologia é uma área da ciência intimamente ligada com benefícios para a sociedade. Diferentemente da inteligência artificial, da internet das coisas e da biotecnologia, que demandam uma educação da sociedade para receber e entender quando essas aplicações serão reais, na nanotecnologia, a inovação é produzida e você pode usar. Ela também não acarreta em nenhum problema, como a perda de empregos", explicou Gomes ao comentar da importância da ciência.

Quer saber mais sobre as aplicações da nanotecnologia que influenciam no nosso dia a dia? Fique de olho no site do Canaltech. Esta matéria é a primeira de uma série de reportagens semanais sobre a nanotecnologia.

  1. Entenda a ciência invisível a olho nu 
  2. A revolução das roupas que não sujam

Fonte: Be Brasil, Fapesp e Ensinano

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