Materiais inteligentes imitam capacidade biológica de autorregulação

Materiais autorreguladores

Os organismos vivos desenvolveram meios sofisticados para manter a estabilidade em ambientes constantemente em mutação, suportando flutuações de temperatura, pH e pressão, além da presença ou ausência de moléculas cruciais para sua sobrevivência.

Poucos materiais sintéticos - os chamados materiais inteligentes - conseguem imitar algumas dessas características.

Mas um material artificial que consiga de fato regular a si mesmo é um sonho longamente acalentado pelos cientistas.

Um sonho que parece estar se tornando realidade, graças ao trabalho de uma equipe de engenheiros das universidades de Harvard e Pittsburgh, nos Estados Unidos.

Partindo de uma tecnologia de imitação da natureza, desenvolvida por eles mesmos em 2009, os pesquisadores agora descobriram uma estratégia que permite a construção de nanomateriais "auto-termo-reguladores".

Implantes médicos e edifícios vivos

A técnica permite, por exemplo, manter um determinado pH, pressão, ou qualquer outro parâmetro desejado, reagindo às alterações ambientais com uma resposta química compensatória.

Ximin He e Joanna Aizenberg batizaram seus materiais inteligentes bioinspirados de SMARTS (Self-regulated Mechano-chemical Adaptively Reconfigurable Tunable System) - sistema mecano-químico autorregulado adaptativamente reconfigurável e ajustável, em tradução livre.

Esses novos materiais abrem a possibilidade de controlar reações químicas de forma autônoma, reproduzindo o tipo de feedback dinâmico encontrado nos sistemas biológicos.

Eles representam um avanço importante rumo a implantes médicos mais inteligentes e mais eficientes, e até mesmo de edifícios "vivos", que poderiam reagir às variações do tempo para uma obter uma maior eficiência energética.

Os pesquisadores também esperam que sua plataforma seja usada em áreas como a robótica, a computação e a saúde.

O sistema bicamada cria uma chave liga-desliga autorregulada, controlada pelo movimento dos pêlos.

 

Estruturalmente, os SMARTS se parecem com uma escova de dentes microscópica, com cerdas que podem levantar-se ou deitar-se, estabelecendo e interrompendo contato com uma camada contendo nutrientes químicos.

"Pense nos arrepios que se formam em sua pele," explica a Dra. Aizenberg. "Quando está frio, os músculos na base de cada pêlo em seu braço fazem com que eles fiquem de pé, criando uma camada isolante. Quando sua pele se aquece, os músculos se contraem e os pêlos se deitam, evitando que você superaqueça."

Materiais naturais, como a pele, são incrivelmente dinâmicos e podem manter o controle em uma ampla gama de ambientes através de uma autorregulação. Por outro lado, os materiais sintéticos não conseguem replicar facilmente essa homeostase - a tendência à estabilidade interna do material.

Com poucas exceções, mesmo os materiais "mais inteligentes" geralmente só reagem a um estímulo ambiental específico, e não se auto-regulam.

Materiais funcionais reagem a eletricidade, magnetismo e compressão "Ao construir loops de feedback dinâmicos nos SMARTS de baixo para cima, fomos capazes de integrar as funcionalidades reguladoras no próprio material," disse Ximin He, referindo à construção dos materiais partindo do nível molecular.

"Seja o nível de pH, temperatura, umidade, pressão, ou qualquer outra coisa, os SMARTS podem ser projetados para sentir diretamente e modular o estímulo desejado sem usar energia externa ou máquinas complexas, dando-nos uma plataforma robusta que é customizável, reversível e incrivelmente precisa."

O sistema pode ser projetado de forma a reagir a diferentes estímulos, sempre "consultando" a camada de nutrientes para estabelecer sua autorregulação.

Termorregulação

Para demonstrar a inteligência dinâmica dos seus materiais, os pesquisadores escolheram a temperatura como estímulo a reagir, e incorporaram um conjunto de nanofibras minúsculas, semelhante a pequenos pêlos, em uma camada de hidrogel.

O hidrogel, semelhante a um músculo, pode inchar ou contrair em resposta a alterações na temperatura.

Quando a temperatura cai, o gel sobe e as nanofibras se eriçam, fazendo contato com a camada de "nutrientes"; quando esquenta, o gel se contrai e os nanopêlos deitam-se.

O aspecto essencial é que os catalisadores moleculares colocados sobre as pontas das nanofibras podem desencadear reações químicas geradoras de calor na camada de "nutrientes".

"O sistema bicamada efetivamente cria uma chave liga-desliga autorregulada, controlada pelo movimento dos pêlos, acionando a reação e gerando calor quando está frio. Quando a temperatura atinge um nível pré-determinado, o hidrogel se contrai, fazendo com que os pêlos se deitem, interrompendo a geração de calor. Quando esfria novamente abaixo do ponto de corte, o ciclo reinicia-se novamente, de forma autônoma. É a homeostase ao nível dos materiais," resume Aizenberg.

Propulsão

Além de poderem ser integrados em materiais para implantes médicos, para ajudar a estabilizar as funções corporais, os materiais homeostáticos poderão ser usados para a propulsão, como os cílios em um organismo vivo.

"Em princípio, você pode transformar qualquer coisa - calor, pressão, luz - em um sinal químico dentro do gel. Da mesma forma, as reações desencadeadas pelo movimento dos pêlos podem produzir muitos tipos diferentes de respostas compensatórias. Equivalendo sinais e respostas, podemos, em princípio, criar uma grande variedade de loops de feedback autorregulados," conclui He.

Biorrobô Água-viva artificial movimenta-se com células cardíacas

Biomecânica

Cientistas juntaram proteínas e células vivas do coração de animais a uma matriz de silicone para criar uma água-viva capaz de se movimentar.

O feito serve como uma prova de conceito da engenharia reversa de seres vivos ou, pelo menos, de músculos e formas de vida simples.

Janna Nawroth e seus colegas das universidades de Harvard e Caltech afirmam também que sua "água-viva meio viva" amplia a definição da chamada "vida artificial", ou vida sintética, um campo emergente de pesquisas, baseado sobretudo na biologia sintética.

Assim, a água-viva biomecânica é menos robótica do que sua similar apresentada há poucos meses.

Robô água-viva usa músculos artificiais alimentados a hidrogênio Seus criadores a batizaram de Medusoide, em referência a medusa, outro nome pelo qual as águas-vivas são conhecidas.

Engenharia de tecidos

"Um dos maiores objetivos do nosso estudo era fazer avançar o campo da engenharia de tecidos," disse Nawroth, referindo-se às tentativas de reproduzir tecidos vivos em laboratório, algo que, segundo ela, tem sido feito mais como uma arte, juntando componentes que se acredita serem importantes, mas sem necessariamente entender os princípios de funcionamento do tecido como um todo.

Entender e imitar a água-viva pareceu um objetivo natural, já que a ciência acredita ser esse um dos mais antigos animais da Terra dotados de múltiplos órgãos.

Esses animais usam seus músculos para bombear água e se movimentar, de uma forma muito similar com o pulsar do músculo cardíaco.

Biorrobô

Para criar sua medusa artificial, os pesquisadores começaram com um molde de silicone, desenvolvendo um formato que lembra ligeiramente o corpo do animal, e aprimorando-o para que não vazasse muita água entre as "pétalas", o que faria o biorrobô perder impulso.

A seguir, eles aplicaram uma camada cuidadosamente projetada de proteínas, tentando reproduzir ao máximo a arquitetura muscular do animal.

Essa camada de proteínas serviu como guia para o crescimento e a organização da camada seguinte, formada por células do coração de ratos.

Segundo os pesquisadores, para obter o movimento ritmado, ou pulsante, foi necessário combinar quantitativamente a arquitetura subcelular, celular e supracelular da musculatura da água-viva com as células cardíacas.

Isso abre caminho para exploração da técnica para a construção de órgãos artificiais ou, pelo menos, para o desenvolvimento de "remendos" para tecidos do corpo humano danificados por acidentes ou doenças.

Os cientistas confessam-se insatisfeitos com a possibilidade de reproduzir apenas células e bactérias, e querem partir para criar órgãos e animais inteiros. [Imagem: Nawroth et al./Nature Biotechnology] Seres sintéticos

O "ser sintético" foi colocado em água salgada, à qual foi aplicada uma corrente elétrica alternada - entre 0 e 5 volts - que faz com que as células cardíacas pulsem, movimentando o biorrobô.

Na verdade, as células cardíacas já pulsavam ligeiramente sem a aplicação da corrente, mas geravam um movimento que não era forte o suficiente para movimentar o biorrobô.

"Como engenheiros, ficamos muito confortáveis em construir coisas de aço, cobre e concreto," disse o Dr. Kevin Parker, coautor do estudo. "Eu vejo as células como outro tipo de substrato de construção, mas precisamos de especificações quantitativas rigorosas para mover a engenharia de tecidos para um tipo reproduzível de engenharia."

Segundo Parker, enquanto a biologia sintética e sua busca pela vida artificial está "focada na manipulação genética de células, em vez de construir uma célula só, nós queremos construir uma besta".

Átomos de antimatéria do CERN duraram 16 minutos

O CERN, aquele laboratório europeu que não cessa de divulgar notícias intrigantes embora às vezes um bocadinho assustadoras, anuncia agora que ali foram produzidos e confinados átomos de antimatéria durante um tempo recorde: 16 minutos inteirinhos, um aumento de 5000 vezes em relação ao que anteriormente se tinha conseguido.

Cientistas criam vacina com auxilio de Nanotecnologia que despreza o uso de agulhas na aplicação.

Imagem:Nanovacina

Fim do uso de agulhas esta próximo!


Em um teste bem sucedido de um protótipo de vacina nanotecnologca, os pesquisadores australianos da Universidade de Queensland utilizaram um adesivo menor que um selo postal para entregar a vacina através da pele sem agulhas, e com 100 vezes menos vacina necessária para evocar uma resposta imune protetora similar, de acordo com a Farmácia News.


Observamos anteriormente que a eficiência nanopatch poderia ajudar em stocks com maiores quantidades da vacina não pecorer um longo caminho no corpo além da facilidade de aplicação durante as epidemias. Sua capacidade de ser auto-administrado também significa que as pessoas comuns no mundo em desenvolvimento poderiam ser mais facilmente se vacinar sem a presença de médicos e enfermeiros.

O nanopatch tem milhares de projeções densamente para administrar a vacina através da pele durante um período de apenas dois minuto. Os cientistas australianos usaram o nanopatch especificamente para uma estreita camada logo abaixo da pele, que detém uma elevada densidade de células de antígenos (APCs). Essas células são essenciais para a criação de uma resposta imune protetora.

Não é necessário refrigera-la, ao contrário da vacina  tradicional - removendo mais um fator limitante para muitos programas de vacinação. E é quase desnecessário dizer que as pessoas tem medo de agulhas também pode encontrar algum alívio para essa abordagem.

Se o nanopatch desempenhar ótimos testes clínicos em humanos, poderia chegar ao mercado dentro de cinco anos. É um alivio para aquelas pessoas que não conseguem escutar a palavra vacinação que já bate um frio na bariga ou  fobia de agulhas.

"Conserteza estamos a favor desse novo método de aplicação de injeção pois o que usamos atualmente já é um pouco antiquado para o nivel de inovação tecnológica que temos já a função principal da tecnologia é facilitar o dia-dia do ser humano." E - Tec

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IBM - Cientistas da IBM criam menor mapa do Mundo em 3D.

3D -Mapa

Os cientistas da IBM que trabalham em três países criaram o menor mapa em 3d do mundo de todos os tempo - tão pequeno que 1.000 mapas poderia caber em um grão de sal.

O mapa, medindo 22 por 11 mícrons, é riscado sobre uma superfície do polímero. Cada 8 nanômetros corresponde a 1.000 metros de altitude - para o Monte Everest seria cerca de 64 nanômetros de altura. O mapa é composto de 500.000 pixels, cada um medindo 20 nanômetros quadrados.

O processo de padronização poderia concebivelmente ser utilizado para a eletrônica de nano-escala e dispositivos médicos.

A descoberta foi na forma como os cientistas decidiram construir o mapa. cientista da IBM Urs Duerig diz em um vídeo que a sua empresa "a-ha" estava trabalhando em criar esse mapa.

Uma ponta de silício ligado a um minúsculo cantilever é aquecido, uma vez que se aproxima de um substrato de polímero. Forçando o polímero a produzir as formas desejadas. Demorou dois minutos e 23 segundos para construir o mapa 3-D da Terra.

"É como os antigos egípcios faziam em suas  placas de pedra. Aqui temos a situação analógica, mas na escala nanométrica", disse ele.

                                                                                                Montanha Matterhorn


A equipe também criou um modelo em escala da montanha Matterhorn, bem conhecido para os europeus e os visitantes da Disney World. A famosa montanha é recriada em vidro molecular, atingindo 25 nanômetros de altura - uma escala de 1 a 5 bilhões.Comfira abaixo :

 

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Nanotecnologia - Cientistas fazem tratamento de espinhas com nano-bombas de ouro.

 A nanotecnologia tem finalmente chegado a um possível tratamento para as espinhas temido velhos conhecidos dos nossods adolescentes.

 Sob a forma de  nano-bombas de ouro que entregam uma dose letal de ácido láurico no local onde esta a habitação das bactérias responsáveis pela acne.

O ácido láurico pode se converter em um composto que destrói as paredes essencialmente lipídica externa de bactérias, e é encontrado em óleo de coco e leite materno.

 Nanopartículas de ouro são estudadas  para agir como bombas inteligentes rastreando a bactéria com base no nível de pH da pele e outros fatores do microambiente.

 Uma vez que alcançado o microambiente o ácido das membranas bacterianas, e permitir que ação das nanopartículas  também têm ajudado outros pesquisadores. Mas esperamos que os investigadores mantenham um olho para fora para todos os problemas potenciais de segurança com a aplicação de nanopartículas de ouro para rostos humanos.

Implante Cerebral irá monitora disturbios Neurológicos.

Os cientistas desenvolveram um implante cerebral que praticamente se funde no lugar perfeitamente adequado para a superfície do cérebro. A tecnologia pode abrir caminho para melhores dispositivos para monitorar e controlar as convulsões, e para transmitir sinais do cérebro em partes danificadas da medula espinhal.

"Estes implantes têm o potencial para maximizar o contato entre os eletrodos e tecido cerebral, minimizando os danos ao cérebro. Eles poderiam fornecer uma plataforma para uma variedade de dispositivos com aplicações na epilepsia, lesões da medula espinhal e outros distúrbios neurológicos", diz Walter Koroshetz , diretor do National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS).

O estudo, publicado na Nature Materials, mostra que o ultra implantes flexíveis, feitos de seda, em parte, pode gravar a atividade cerebral mais fielmente do que os implantes ou componentes eletrônicos embutidos similar.

Os dispositivos mais simples para a gravação do cérebro são os eletrodos de agulha que pode penetrar profundamente no tecido cerebral. Os dispositivos de última geração, chamados de matrizes de micro-eletrodo, constituído por dezenas de eletrodos de fio semi-flexível, geralmente fixo às redes de silicone rígido, que não se conformam com a forma do cérebro.

Em pessoas com epilepsia, as matrizes podem ser usados para detectar quando a primeira crise começar, e entregar pulsos para encerrar os ataques . Nas pessoas com lesões na medula espinhal, a tecnologia tem potencial para leitura dos sinais complexos no cérebro de que o movimento direta e encaminhamento dos sinais para os músculos saudáveis ou próteses.

"O foco do nosso estudo foi fazer as matrizes se conformarem com a forma complexa do cérebro, e limitar a quantidade de dano tecidual e inflamação", diz Brian Litt, um dos autores do estudo e professor associado de neurologia na Universidade . da Pennsylvania School of Medicine. Os implantes de seda com base desenvolvido pela Litt e seus colegas podem abraçar o cérebro como envoltório da psiquiatra, o colapso em suas ranhuras se estende por suas superfícies arredondadas.

Os implantes de eletrodos de metal que contêm são cerca de 500 mícrons de espessura. A ausência de eletrodos afiadas e superfícies rígidas devem melhorar a segurança, com menos danos ao tecido cerebral. Além disso, a capacidade dos implantes de se moldar a superfície do cérebro poderia oferecer melhor estabilidade, ao cérebro a mudanças no crânio o implante poderia mover-se com ele. Finalmente, por ser espalhando por todo o cérebro, os implantes têm o potencial para captar a atividade de grandes redes de células cerebrais, diz Litt.

Além de sua flexibilidade, a seda foi escolhida como material de base, porque é resistente o suficiente para passar por padronização de traços de metal fino para eletrodos e outros equipamentos eletrônicos. Também pode ser projetada para evitar reações inflamatórias e dissolver os pontos em tempo controlado, de quase que imediatamente após o implante até anos mais tarde. As matrizes de eletrodos podem ser impressos em camadas de seda e poliamida, que pode ser posicionados sobre o cérebro.

Para fazer e testar os implantes silk-based, Litt colaborou com cientistas da Univ. de Illinois em Urbana-Champaign e na Tufts University. John Rogers, professor de ciência de materiais e engenharia da Univ. de Illinois, inventou a eletrônica flexível. David Kaplan e Fiorenzo Omenetto, professores de engenharia biomédica da Tufts, engenharia de tecidos de seda compatível. Litt usou a eletrônica ea tecnologia da seda para o design de implantes, que foram fabricados na Univ. de Illinois.

Recentemente, a equipe descreveu um dispositivo flexível de silicone para a gravação do coração e detectar um batimento cardíaco anormal.

No estudo atual, os pesquisadores aproximaram-se da concepção de um implante cerebral para otimizar a mecânica de filmes de seda e sua capacidade de ligar-se ao cérebro. Eles testaram eletrodo matrizes de diferentes espessuras de objetos complexos, modelos de cérebro e, finalmente, no cérebro dos vivos, animais anestesiados.

As matrizes composta por 30 eletrodos em um padrão de 5x6 sobre uma camada ultrafina de poliimida - com ou sem uma base de seda. Estas experiências conduziram ao desenvolvimento de uma matriz com uma base de malha de poliamida e de seda, que se dissolve, uma vez que faz contato com o cérebro - de modo que a matriz acaba ligada ao cérebro.

Em seguida, eles testaram a habilidade desses implantes para gravar a atividade cerebral dos animais. Ao registrar os sinais do centro visual do cérebro em resposta à estimulação visual, eles descobriram que as matrizes de seda ultrafino poliimida capturandos sinais mais robustos em relação aos implantes.
No futuro, os investigadores esperam design de implantes, que são mais densos, com eletrodos para conseguir gravações de alta resolução.

"Pode também ser possível compactar os implantes silk-base e entregá-los ao cérebro, através de um cateter, em formas que são instrumentados com uma gama de alto desempenho, ativos componentes eletrônicos", diz Rogers.

Mais um avanço da tecnologia!
Elite Tecnologica
Nature Materials
18 April 2010

Inovação tecnologica - Cientistas criam "nanoescala" sem precedentes que permite o monitoramento do funcionamento interno de uma célula.

Medir a atividade que acontece dentro de uma célula de um organismo vivo pode ser feito hoje. No entanto, os métodos utilizados para obter acesso ao interior das células são relativamente bruto e destrutiva. Muitas vezes acessar o interior das células através de métodos hoje mata as células dentro de poucas horas, se as células sobreviverem a inserção inicial de testes.

cientistas da Universidade de Stanford desenvolveram uma escala nanométrica, nova sonda que dublaram o teste "stealth", que pode acompanhar o funcionamento interno de uma célula, sem causar danos às células. A sonda pode ser usado para capturar os sinais usados pelas células para se comunicar uns com os outros e controlar o chamado "rumores digestivo" de como as células reagem a medicamentos por até uma semana.

A descoberta veio quando os pesquisadores desenvolveram uma escala nanométrica sonda que imita os gateways (portas ou caminhos) natural dentro de uma célula que permite que os materiais dentro e fora da membrana celular sejam observados, de acordo com um dos pesquisadores, Nick Melosh. A equipe acredita que com algumas modificações, a sonda stealth poderia ser usado para inserir medicamentos diretamente no interior das células do corpo humano.

Outro uso possível seria na interface de uma nova geração de próteses com os músculos que permitem o controle direto da prótese assim como os músculos do membro natural controlado. Por exemplo, os músculos do peito pode ser conectado a um braço artificial usando as sondas.

A equipe utilizou sondas de silício revestido de metal de cerca de 600nm . A parte mais complicada do projeto de acordo com os pesquisadores foi desenvolver uma banda hidrofóbica que poderia ser aplicado para a ponta da sonda que foi apenas alguns nanômetros de espessura.

 

Melosh disse: "Como que a banda hidrofóbico apenas alguns nanômetros de espessura foi um desafio incrível  ". Muito importante da concepção de um teste funcional e começar a sonda deve ser capaz de transferir os materiais dentro e fora da célula.

A sonda é uma versão artificial da gateways proteína transmembrana que ocorrem naturalmente no interior das células. Melosh disse: "O que temos feito é fazer uma versão inorgânicos de uma das proteínas da membrana, que fica na membrana sem interromper-lo. Agora, podemos imaginar usando-o para fazer e mater o nosso próprio portão celular"

O próximo passo da pesquisa é para demonstrar uma sonda funcional em células vivas. A equipe está atualmente trabalhando com células vermelhas do sangue, câncer cervicalcélulas e células de ovário de hamster de uma espécie específica.

"Idealmente, o que você gostaria de ser capaz de fazer é ter uma porta de acesso através  da membrana celular para poder colocar as coisas ou tirar coisas, medir correntes elétricas ... basicamente controle total ", disse Melosh. "Isso é realmente o que temos mostrado - esta é uma plataforma na qual você pode começar a construir esses tipos de dispositivos."

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Pesquisadores do MIT descobrem novo metodo de produção de energia.

Os investigadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts usaram nanotubos de carbono para o estudo . O armazenamento e geração de energia elétrica é um foco de estudo científico em torno do mundo. Novos e melhores métodos de armazenamento de energia elétrica tem uma infinidade de usos potenciais a partir de telefones e computadores portáteis que funcionam mais para os novos veículos elétricos com driving range muito maior.

No centro de grande parte das pesquisas no armazenamento e geração de energia nas baterias e outros dispositivos são nanotubos de carbono. Os nanotubos de carbono tem sido estudada há décadas e os novos avanços ao longo dos últimos anos fizeram os nanotubos mais fácil de produzir e de ter oferecido avanços no uso de nanotubos de carbono. Os cientistas da Universidade Rice fez uma descoberta no processamento de nanotubo de carbono em novembro de 2009, que utiliza processos semelhantes àqueles que foram empregados na indústria de plásticos para fazer a produção de nanotubos de carbono em massa muito mais fácil.

Pesquisadores no final de 2009 também constatou que os nanotubos de carbono com defeito são mais eficientes no armazenamento de energia do que os nanotubos de carbono que são uniformes em tamanho. Em fevereiro de 2010, a Bayer anunciou que estava abrindo o maior do mundo instalação de produção de nanotubos de carbono para desenvolver nanotubos de carbono, apelidada de "Baytubes" multi-parede utilizando tecnologia de nanotubos de carbono. A instalação deverá produzir cerca de 200 toneladas métricas de nanotubos de cada ano.

Agora, uma equipe de pesquisadores do MIT anunciaram que fizeram um novo avanço para a produção de electricidade com nanotubos de carbono. A descoberta pode levar um dia a uma miríade de novos dispositivos como sensores do tamanho de poeira que podem ser dispersos no ar para monitorar o ambiente ou a tecnologia pode levar a dispositivos implantáveis que produzem seu próprio poder. Os investigadores descobriram um fenômeno que era até então desconhecida, que produz poderosos acenou de energia que os tiros que os nanotubos de carbono de electricidade, produzindo.

A equipe de pesquisadores do fenômeno chamado de "ondas de termelétricas". Michael MIT Strano, o Charles e Hilda Roddey Professor de Engenharia Química, e principal autor do trabalho relata os resultados, disse, "[ondas Termelétrica] abre uma nova área de pesquisa de energia, o que é raro".

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A onda térmica é um movimento do pulso de calor que percorre os nanotubos de carbono microscópicos e elétrons drives junto com ele a criação de uma corrente elétrica. A equipe de nanotubos de carbono revestidos com um combustível altamente reativo, que produz calor, se decompõe. O combustível foi acesa em uma das extremidades do nanotubo com um feixe de laser ou faísca de alta tensão.

A ignição resultando criou uma onda rápida evolução térmica que percorre cerca de 10.000 vezes mais rápido que a velocidade normal da reação de acordo com a equipe. A temperatura do anel de calor atinge cerca de 3.000 kelvin, empurrando os elétrons ao longo do tubo criando uma corrente elétrica substancial. Strano, diz que as ondas de combustão foram matematicamente estudado por mais de uma centena de anos, mas ele alega ser o primeiro a prever que as ondas de combustão pode ser guiado por um nanotubos ou nanofios e empurrar uma corrente elétrica ao longo do fio.

Strano diz: "[Nos primeiros experimentos] lo e eis que estava realmente surpreso com o tamanho do pico de tensão resultante." Ele continuou dizendo: "Há algo acontecendo aqui. Nós o chamamos de arrastamento eletrônica uma vez que parte da atual aparece em escala com a velocidade da onda.

Strano diz que desde a descoberta é tão novo que é difícil prever como ela poderia ser usada na aplicação prática. A equipe planeja realizar mais pesquisas, com diferentes tipos de materiais reativos para o revestimento de combustível ea equipe de suspeitos que, ao utilizar outros materiais para o revestimento da frente da onda poderia oscilar para produzir uma corrente alternada. Os pontos da equipe que a maior parte da energia gerada com o novo método é emitida como luz e calor e trabalho está em andamento para tornar o processo mais eficiente.

E - TEC

BioChip é capaz de indefiticar Vírus

O Dr. Hawkins segura uma pastilha de silício na qual foram estampados

49 biochips detectores de vírus. No detalhe, ele seguro

um único biochip, retirado

da pastilha.[Imagem: BYU]

Equipe de engenheiros e Quimicos Universidade Brigham Young no EUA criaram um bio chip capaz de dectar virus de forma confiavél, mesmo que estejam em baixa concentração, a utilização para fins tecnologicos da mesma tecnologia da fabricação dos processadores de computador o que se torna mais um dos avanços da atualidade

Exame para detectar vírus

"A maioria dos exames disponíveis tem resultados muito imprecisos, a menos que você tenha uma concentração muito elevada do vírus," explica o Dr. Aaron Hawkins, coordenador da pesquisa.
A saída que Hawkins e seus colegas encontraram foi desenvolver uma técnica de detecção dos vírus unicamente pelo tamanho. Desta forma, o dispositivo vai acumulando as partículas que passam pelo detector, fazendo uma contagem final muito precisa.
Quando estão em baixas concentrações, esses vírus individuais se perderiam, não sendo contados porque os exames clínicos atuais não conseguem detectar vírus individuais.
No futuro, quando esses biochips puderem ser usados na prática, a detecção precoce das infecções, ainda no consultório médico, permitirá que os tratamentos se iniciem muito antes que surjam os primeiros sintomas das doenças.

Barreira para os vírus

O biochip detector de vírus funciona como os contadores de moedas usados pelos bancos.
A amostra líquida flui pelos microcanais do chip até bater em uma parede, onde um pequeno furo funciona como filtro, deixando passar as partículas pequenas e retendo as maiores.
Cada um dos furos nos microcanais do biochip é feito com uma dimensão ligeiramente menor do que o tamanho do vírus ou proteína que ele deve detectar.
Depois que as partículas ficam presas na parede, elas formam uma linha visível com uma câmera especial.

Chip dos pobres


O próximo passo da pesquisa será construir séries decrescentes de furos, permitindo que um único microcanal examine a presença de vários vírus, com várias dimensões diferentes. [Imagem: BYU]
Se, por um lado, os biochips prometem exames clínicos rápidos e baratos, fabricar as primeiras levas desses microlaboratórios de silício esbarra no custo dos equipamentos.
Como eles são fabricados com a mesma tecnologia usada na fabricação dos processadores de computador, um equipamento de última geração pode ter custos que atingem facilmente a casa das centenas de milhões de dólares.
A equipe do Dr. Hawkins descobriu uma forma de fazer uma espécie de "chip dos pobres", mas sem perder a precisão.
Primeiro, eles usaram uma máquina mais simples para traçar os circuitos do seu biochip com uma precisão na casa dos micrômetros - 1.000 vezes maiores dos que os nanômetros que a indústria de semicondutores utiliza hoje.
A seguir, eles construíram a terceira dimensão do chip colocando uma camada de metal com 50 nanômetros de espessura sobre o chip. Um método de deposição por vapor recobriu todo o chip com uma camada de óxido de silício transparente.
Finalmente, eles usaram um ácido para correr as finas chapas metálicas, deixando a abertura estreita no vidro, que funciona como uma armadilha para os vírus. Com isto, eles construíram estruturas muito menores do que o seu equipamento permite fazer diretamente.

Chips do futuro

O primeiro protótipo do biochip possui os "furos-peneira" de uma única dimensão, o que significa que cada chip é capaz de detectar um único vírus ou proteína.
O próximo passo da pesquisa será construir séries decrescentes de furos, permitindo que um único microcanal examine a presença de vários vírus, com várias dimensões diferentes.
O programa de análise poderá facilmente verificar quais vírus ou proteínas estão presentes na amostra simplesmente verificando as paredes onde eles ficaram presos.

IT

Cientistas conseguem domar Bactérias são usadas para movimentar engrenagens

 Os pesquisadores testaram vários modelos de engrenagens,

tanto com acionamento externo quanto interno.

[Imagem: Igor Aronson/Argonne National Laboratory]

   Cientistas norte-americanos descobriram que bactérias comuns podem ser utilizadas para girar microengrenagens que estejam mergulhadas na solução onde esses animais vivem.

Sistemas biomecânicos

"A capacidade para usar de forma controlada a força do movimento bacteriano é um requisito importante para o desenvolvimento de sistemas híbridos biomecânicos acionados por microrganismos", afirma Igor Aronson, do Laboratório Nacional Argonne. "No nosso sistema de demonstração, as engrenagens são um milhão de vezes mais massivas do que as bactérias."

Embora sem uma aplicação tecnológica imediata, a descoberta oferece insights valiosos para o projeto de micro e nanomáquinas, para a biomecatrônica e para o desenvolvimento de materiais biomiméticos adaptativos para geração de energia.

Domando bactérias

As microengrenagens, medindo 380 micrômetros de diâmetro, foram colocadas em uma solução junto com as bactérias Bacillus subtilis. As bactérias nadam "ao acaso" na solução. Mas, ocasionalmente elas colidem com os dentes das engrenagens e começam a girá-las em uma direção definida.

Algumas centenas de bactérias trabalham em conjunto para girar cada engrenagem. A força foi suficiente até mesmo para girar duplas de engrenagens conectadas, nas quais os dentes de uma engrenagem encaixam-se nos dentes de outra engrenagem. As bactérias parecem "gostar" da brincadeira, uma vez que elas permanecem girando as engrenagens por longos períodos de tempo.

Movido a oxigênio

"Existe um grande hiato entre os materiais duros feitos pelo homem e os tecidos vivos," diz Aronson. "Nossa descoberta demonstra como agentes nadadores microscópicos, como bactérias ou nanorrobôs artificiais, podem criar um 'material inteligente' capaz de alterar dinamicamente suas microestruturas, reparar danos, ou simplesmente acionar microdispositivos."

A velocidade com que as engrenagens são movimentadas pode ser controlada por meio da manipulação da quantidade de oxigênio disponível na solução. As bactérias precisam de oxigênio para nadar - diminuindo a quantidade de oxigênio disponível, os pesquisadores puderam tornar o movimento das engrenagens mais lento.

A eliminação do oxigênio pára o movimento inteiramente. Assim que ele é reintroduzido no sistema, a bactéria "acorda" e começa a nadar mais uma vez.

Bibliografia:

Swimming bacteria power microscopic gears
Andrey Sokolov, Mario M. Apodaca, Bartosz A. Grzybowski, Igor S. Aranson
Proceedings of the National Academy of Sciences
December 18, 2009
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1073/pnas.0913015107

Microformigas carregam objetos 100 vezes mais pesados do que elas próprias

Os pesquisadores chamam suas partículas coloidais superparamagnéticas

de "microformigas" devido à sua capacidade de semovimentar 

"carregando" objetos muito maiores do que elas próprias.

[Imagem: Christine Daniloff/MIT]

Pesquisadores do MIT inspiraram-se no mecanismo que alguns órgãos humanos utilizam para a movimentação de fluidos e criaram um novo tipo de mecanismo transporte, capaz de movimentar partículas microscópicas.
A inovação oferece um novo método de transporte de partículas e reagentes dentro dos biochips, com grandes possibilidades de aplicações em outras áreas da medicina.
Microtransporte
Dentro de órgãos como a traqueia e os intestinos, minúsculos filamentos chamados cílios estão constantemente em movimento, agitando-se em uníssono para criar correntes que movimentam células, nutrientes e outras partículas minúsculas.
Os pesquisadores utilizaram um sistema de automontagem para imitar esse tipo de movimento, fornecendo uma forma simples para mover as partículas de forma controlada e precisa.
Alfredo Alexander-Katz e seus colegas usaram pequenas esferas feitas de polímeros, às quais foram incorporadas partículas de material magnético - criando esferas coloidais superparamagnéticas.
Eles aplicaram um campo magnético rotativo sobre uma solução contendo estas esferas em suspensão, o que fez com as esferas espontaneamente formassem pequenas cadeias que começaram a girar, acompanhando o campo magnético.
O movimento giratório das pequenas cadeias gera uma corrente capaz de carregar partículas ao longo do líquido - até mesmo partículas com uma massa 100 vezes maior do que cada esfera isolada.
Microformigas
Alexander-Katz refere-se às esferas microscópicas - cada uma mede 1 micrômetro de diâmetro - como "microformigas" devido à sua capacidade de se movimentar "carregando" objetos muito mais pesados do que elas próprias.
As microformigas poderão fornecer uma alternativa mais simples e barata do que os atuais mecanismos utilizados na microfluídica. Hoje, a maioria dos biochips utiliza válvulas e bombas para controlar o movimento dos fluidos em seu interior.
Mas o novo sistema poderá dispensar até mesmo os microcanais usados nos biochips, com os movimentos sendo controlados inteiramente através de variações de campo magnético externo, que se incumbirá de manter os fluidos separados ou fazê-los se misturarem conforme o necessário.
A rigor, passa a ser possível controlar as reações e as análises do interior dos biochips por software, em vez de utilizar um hardware fixo para cada tipo de reação química. Com isto os biochips poderão ser reconfigurados através de alterações no software de controle, criando o que Alexander-Katz chama de "microfluídica virtual".
Aplicações médicas
Os pesquisadores afirmam que este sistema de micromovimentação poderá ter aplicações na detecção de elementos-traço na poluição ambiental e em exames e tratamento médicos - por exemplo, levando partículas para pontos específicos do corpo enquanto o paciente passa por um exame de ressonância magnética.
Embora as aplicações médicas possam levar muitos anos para serem desenvolvidas, principalmente por causa das rigorosas exigências dos testes de segurança, Alexander-Katz afirma que os novos biochips poderão começar a ser testados "dentro de um ano ou pouco mais."
Isto exigirá apenas a reprodução em escala maior do sistema básico que foi utilizado na pesquisa, construindo estruturas mais complexas para avaliar o funcionamento das microformigas.

Luz e som são armazenados juntos no interior de um nanocristal

Luz vibrante

A humanidade aprendeu há muito tempo a manipular o som. Mais recentemente, aprendemos a manipular a luz e hoje a maioria das nossas comunicações viaja em alta velocidade na forma de pulsos de luz no interior de fibras ópticas.

Agora, cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados, demonstraram que é possível mesclar som e luz e armazená-los conjuntamente.

Mais do que isso, é possível receber luz e armazená-la como som e, quando necessário, transformar de volta o som em luz e liberar os fótons para que eles prossigam seu caminho. Melhor ainda, é possível rotear as vibrações sonoras, fazendo-as interagir no interior de dispositivos nanoeletromecânicos e ler os resultados das interações na forma de luz.

Cristal optomecânico

Transformar luz em movimento, e vice-versa, é um objetivo longamente perseguido pelos cientistas, particularmente por este grupo, que acaba de criar um cristal optomecânico capaz de converter luz em som e vice-versa.

Em 2005, eles criaram a primeira chave totalmente óptica, na qual um feixe de luz controla outro feixe de luz. Há poucas semanas, eles demonstraram ter avançado bastante, apresentando um nanozíper, que usa as propriedades mecânicas da luz. Este nanozíper é tão sensível que é capaz de responder a um único fóton.

Uma nova física

O novo feito, divulgado em um artigo que acaba de ser publicado na revista Nature, não fica atrás. Na verdade, avança muito. "É um conceito totalmente novo," diz o Dr. Oskar Painter, coordenador da pesquisa, apontando que o dispositivo permitirá o estudo de "uma física totalmente nova."

No interior do cristal optomecânico, as interações entre o som e a luz podem resultar em vibrações mecânicas com frequências de dezenas de gigahertz - 10 bilhões de ciclos por segundo.

Em frequências tão altas, torna-se possível transmitir enormes quantidades de informação simultaneamente. Segundo o Dr. Painter, cristais optomecânicos como o que eles construíram poderão ter aplicações além das telecomunicações - por exemplo, para detectar e pesar moléculas individuais e como uma ferramenta para estudar os fundamentos da nanomecânica.

"Estas estruturas oferecem uma sensibilidade à massa superior à dos sistemas nanoeletromecânicos convencionais porque a luz é muito mais sensível ao movimento do que os sistemas elétricos," diz Painter. "E tudo isso pode ser feito no interior um microchip de silício."

Fótons e fónons

Os cristais optomecânicos lidam com as unidades mais básicas - ou quanta - tanto da luz quanto do som. A unidade básica da luz é o fóton e a unidade básica do som é o fónon.

A inovação da equipe do Dr. Painter foi juntar cristais fotônicos e cristais fonônicos em uma única estrutura. Individualmente, esses dois tipos de cristais vêm sendo estudados há muito tempo.

"Nós agora podemos manipular o som e a luz na mesma nanoplataforma, e nós podemos converter energia entre os dois sistemas. E podemos trabalhar isso de forma praticamente ilimitada," diz o pesquisador.

Motor que dispara nanopartículas dará maior velocidade às espaçonaves

Nanossatélites

Um motor espacial com pouco mais de um centímetro de diâmetro e cujo funcionamento se baseia em nanopartículas milhares de vezes menores do que o diâmetro de um fio de cabelo humano, pode ser a solução que faltava para viabilizar os nanossatélites.

Os nanossatélites são satélites artificiais minúsculos, alguns do tamanho de uma caixa de sapatos, capazes de realizar missões científicas de pequeno porte. Eles podem ser construídos em pouco tempo e a um custo muito mais baixo do que as grandes sondas espaciais. Um único pequeno foguete pode lançar vários nanossatélites simultaneamente.

Nanomotor elétrico

O novo propulsor é um motor elétrico, semelhante aos motores iônicos. Mas, em vez de disparar íons para dar impulso à espaçonave, o novo motor dispara nanopartículas.

"As partículas usadas nesta tecnologia têm inicialmente entre 10 e 50 nanômetros de diâmetro, e nós as aglomeramos até atingirem entre 1 e 10 micrômetros porque nessas dimensões nós podemos enxergá-las e usá-las nestas pesquisas de propulsão avançada," explica o Dr. Alec Gallimore, da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, que está desenvolvendo o motor, batizado de NanoFET.

O motor gera o empuxo necessário para mover o nanossatélite quando campos elétricos carregam as nanopartículas, expulsando-as pelo sistema de escape.

Naves mais velozes

Os primeiros resultados mostram que o nanomotor permitirá que os nanossatélites tenham maior empuxo, podendo viajar a velocidades mais altas e utilizando menos propelentes do que os motores atuais.

O ganho de velocidade chega à marca dos milhares de quilômetros por hora, o que está levando os pesquisadores a acreditarem que o motor elétrico com nanopartículas poderá ser útil também em espaçonaves maiores.

Desafios a vencer

Os pesquisadores já sintetizaram nanopartículas com excelente rendimento, mas o trabalho prossegue no aprimoramento desse material. O maior desafio, contudo, está na fabricação das nanopartículas de forma que elas acomodem-se nos exíguos espaços do nanomotor.

"É um desafio fazer com que todos os materiais se acomodem em um satélite que não é muito maior do que uma bola de beisebol," diz o Dr. Gallimore. Por enquanto, as partículas funcionam bem para impulsionar o motor, mas passá-las do "tanque" para a câmara de onde elas são disparadas para o exterior ainda é um problema.

"Nós esperamos resolver isto nos próximos três ou quatro anos," prevê o pesquisador.

Segredos

Enquanto isso, os pesquisadores vão testar o novo conceito de propulsão elétrica com nanopartículas em câmaras de vácuo e em microaviões, em condições que reproduzam as condições de gravidade limitada.

Segundo Gallimore, estes testes previstos estão levando em conta a possibilidade de uso do motor em aplicações não-espaciais. Contudo, ele recusou-se a dar maiores informações sobre essas possibilidades.

Fonte: IT

Pneus com nanotecnologia diminuem consumo de combustível

Quando se fala em economia de combustível, é natural que o consumidor lembre-se do motor do carro - de fato, os carros de mil cilindradas tornaram-se famosos e ganharam grandes fatias de mercado justamente pelos motores menores e, por decorrência, mais econômicos.

Mas quase ninguém se lembra dos pneus. Só que o atrito dos pneus contra o asfalto é um dos elementos fundamentais na determinação da economia de um veículo, sendo responsável por até 20% do consumo de combustível do carro.

Triângulo mágico

E será que é possível tornar os pneus mais eficientes?

A indústria tem tentado e, embora propostas para a fabricação de pneus mais "verdes" incluam até o uso da celulose, o fato é que os engenheiros têm estado em uma sinuca pelo chamado "triângulo mágico da tecnologia dos pneus": a diminuição do atrito do pneu com o solo sempre se dá à custa de uma ou das duas outras arestas do triângulo, a aderência e a durabilidade.

Mas novas pesquisas parecem estar rompendo com a rigidez desse triângulo, que se baseia nas propriedades dos materiais usados na fabricação dos pneus.

Os primeiros testes indicam que os novos pneus podem garantir um ganho adicional de até 1 quilômetro por litro de combustível.

Sílica precipitada

O primeiro desafio ao "triângulo mágico" veio com a adição da sílica em substituição ao negro de fumo.

A adição da sílica precipitada permitiu uma diminuição na resistência à rolagem de até 30%, uma inovação lançada pela empresa francesa Michelin, ainda que à custa de uma perda na resistência à abrasão.

Hoje, mais de 20 anos depois, a indústria mundial de pneus já utiliza quase 500.000 toneladas anuais de sílica precipitada.

Além da sílica, que funciona como "carga", ou material de preenchimento, um pneu contém ainda óleos e outros aditivos, incorporados em uma matriz de borracha de polibudatieno e estireno-butadieno. Todos esses componentes são interconectados por colantes, os organossilanos, e agregados por meio de pressão mecânica e por um processo chamado vulcanização.

Pneus com nanotecnologia

Com a nanotecnologia, os engenheiros descobriram que materiais manipulados em nanoescala podem ajudar a criar uma nova geração de pneus "verdes" que propiciarão economia de combustível sem sacrificar a segurança e a durabilidade.

Os novos materiais, que estão sendo testados para uso na fabricação de uma nova geração de pneus mais "verdes", incluem um nanogel - um gel contendo nanopartículas - que aumenta a resistência à abrasão, a aderência e a durabilidade dos pneus.

As nanopartículas, com cerca de 50 nanômetros de diâmetro, permitem uma conexão mais precisa entre os diversos elementos que entram na composição dos pneus, sobretudo a sílica e os silanos.

E, para enfrentar o eterno problema dos pneus mal calibrados - uma das grandes fontes de consumo excessivo de combustível pelos carros - os engenheiros estão desenvolvendo uma nova resina capaz de manter o ar no interior dos pneus por mais tempo.

Maldição do triângulo

A nanotecnologia, com a sua capacidade de lidar com partículas cada vez menores, está permitindo ainda que os fabricantes otimizem a deposição da sílica, obtendo ganhos sem precisar alterar radicalmente os processos produtivos.

Já os novos nanomateriais são uma novidade total para a indústria. Eles ainda estão sendo testados por alguns fabricantes e é cedo para afirmar se passarão nos testes da maldição do "triângulo mágico" quando enfrentarem os testes definitivos das estradas.

Nanoestruturas são manipuladas usando feixes de luz

Um cientista brasileiro, atualmente na Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, utilizou um feixe de luz com apenas 1 miliwatt de potência para mover objetos de silício, abrindo caminho para que nanomecanismos possam ser movimentados a partir de fontes externas de energia.

A pesquisa, conduzida por Gustavo Wiederhecker, poderá ter aplicações no desenvolvimento de sistemas microeletromecânicos (MEMS), nanomáquinas com partes móveis, e sistemas microoptomecânicos (MOMS), que combinam partes móveis com circuitos fotônicos.

Força da luz

Pode-se imaginar a luz como uma torrente de partículas que exercem uma força sobre qualquer objeto em que incida. A luz do Sol não arremessa você para longe porque essa força é muito pequena. Mas, em nanoescala, ela passa a ser significativa.

"O desafio é que é necessário grandes forças ópticas para alterar a geometria das estruturas fotônicas," explica a professora Michal Lipson, orientadora de Gustavo.

Como aumentar a potência da luz não é a solução nesses dispositivos minúsculos e sensíveis, os pesquisadores trabalharam na redução da força necessária para mover suas estruturas.

"Força de atração" da luz

O grupo de pesquisadores criou dois anéis ressonantes que foram colocados um sobre o outro a uma curta distância (veja a foto). Esses anéis são guias de onda cuja circunferência é um múltiplo do comprimento da luz usada para controlá-los.

Um feixe de luz é formado por campos elétricos e magnéticos. Esses campos podem exercer uma atração sobre objetos próximos, de forma parecida com a com a eletricidade estática atraindo grãos de poeira. Este fenômeno, largamente utilizado nas chamadas pinças ópticas, puxa qualquer coisa que esteja na borda do foco de luz em direção ao seu centro.

Quando a luz passa por um guia de ondas cuja seção transversal é menor do que o seu comprimento de onda, uma parte da luz "transborda", levando com ela essa força atrativa. Assim, guias de onda paralelos tendem a se aproximar, como duas gotas de chuva escorrendo sobre a vidraça se tocam e se juntam pela ação da tensão superficial.

Rodas de bicicleta nanotecnológicas

O aparato construído para tirar proveito de todos esses fenômenos lembra duas rodas de bicicleta, uma colocada sobre a outra, compartilhando o mesmo eixo.

Quando a luz na frequência de ressonância dos anéis - neste caso luz infravermelha com comprimento de onda de 1.533,5 nanômetros - atinge o dispositivo, a força entre os anéis é suficiente para deformá-los em até 12 nanômetros.

Essa variação dos anéis é suficiente para alterar outras ressonâncias e ligar e desligar feixes secundários de luz que passam pelos anéis.

Quando a luz que atinge os dois anéis está em fase - os picos e vales das ondas coincidem - as duas "rodas de bicicleta" são puxadas um de encontro à outra. Quando a luz está fora de fase eles se repelem.

Sobretudo este último efeito pode ser muito útil nas nanomáquinas, uma vez que peças nanométricas de silício tendem a grudar umas nas outras, inviabilizando o funcionamento dos MEMS.

No campo dos circuitos fotônicos, uma possível aplicação será na criação de filtros ajustáveis, capazes de permitir a passagem de luz com comprimento de onda específico.
Bibliografia:

Controlling photonic structures using optical forces
Gustavo S. Wiederhecker, Long Chen, Alexander Gondarenko, Michal Lipson
Nature Physics
15 November 2009
Vol.: Advance online publication
DOI: 10.1038/nature08584

Criado o menor tubo de ensaio do mundo

Pesquisadores da Universidade do Texas fizeram um experimento básico de química naquele que é decididamente o menor tubo de ensaio do mundo, medindo um milésimo do diâmetro de um fio de cabelo humano.

O tubo de ensaio nanotecnológico é tão pequeno que foi necessário um microscópio eletrônico para que o experimento executado em seu interior pudesse ser observado.

Fusão de nanopartículas

Construído inteiramente em carbono, o nanotubo de ensaio foi usado para a fusão de um nanofio de germânio com uma nanopartícula de ouro na ponta.

"Essencialmente, nós observamos fenômenos bem conhecidos, como a fusão, a capilaridade e a difusão, mas em uma escala menor, muito menor, do que era possível antes," explica o químico Brian Korgel.

Nanoquímica

Os experimentos são relativamente simples, mas fornecem novos insights fundamentais sobre o comportamento dos nanomateriais.

Por exemplo, durante o experimento, o nanofio fundiu-se conforme a temperatura subiu, mas manteve seu formato porque as dimensões do nanotubo de ensaio não permitiram que o material se espalhasse.

"Nesses estruturas muito pequenas, o comportamento de fase, como a temperatura de fusão, pode ser diferente do que ocorre nos materiais maciços e essas diferenças podem depender das dimensões," explica Korgel.

"Assim, se a estrutura muda quando acontece a mudança de fase, então fica muito difícil interpretar o resultado e, de fato, ele pode nem mesmo representar o comportamento real do sistema," diz o pesquisador.

Nanoexperimentos práticos

Isto torna o nanotubo de ensaio de carbono uma ferramenta insuperável para estudar o que acontece, em nanoescala, quando os materiais se aquecem e se fundem ou se vaporizam.

Segundo os pesquisadores, essa possibilidade de estudar as alterações de fase em nanoescala torna o nanotubo de ensaio adequado para testes de materiais super leves, desenvolvimento de novos materiais ópticos e para a síntese de compostos para uso em células solares, apenas para citar alguns exemplos.
Bibliografia:

Phase Transitions, Melting Dynamics, and Solid-State Diffusion in a Nano Test Tube
Vincent C. Holmberg, Matthew G. Panthani, Brian A. Korgel
Science
Vol.: 326. no. 5951, pp. 405 - 407
DOI: 10.1126/science.1178179

Seringa implantável libera medicamentos sem dor

Aplicação personalizada de medicamentos

Muitas condições médicas, como câncer, diabetes e dores crônicas, exigem medicamentos que não podem ser tomados oralmente. As doses devem ser intermitentes ou numa base "conforme necessário," sempre durante um longo período de tempo.

Já foram desenvolvidas várias técnicas para aplicações das chamadas drogas inteligentes - um processo chamado drug delivery, ou aplicação personalizada de medicamentos, numa tradução livre. Essas técnicas incluem fontes de calor ou de luz externas, chips eletrônicos implantados e outros estímulos que funcionam como uma chave liga-desliga para a liberação dos medicamentos no corpo.

Contudo, nenhuma dessas técnicas consegue fazer tudo o que se espera de uma forma de aplicação de medicamentos realmente inteligente: abrir e fechar repetidamente a dosagem do medicamento e liberar sempre dosagens precisas, conforme a necessidade do paciente.

Nanotecnologia e magnetismo

Agora, mesclando nanotecnologia e magnetismo, a equipe do Dr. Daniel Kohane, do Hospital Infantil de Boston, nos Estados Unidos, encontrou a solução mais promissora até o momento para o conceito de "entrega de medicamentos."

O medicamento é misturado a nanopartículas magnéticas, feitas de óxido de ferro, e colocadas no interior de uma espécie de cápsula fabricada com uma membrana especial. A cápsula, por sua vez, é inserida no interior de um pequeno dispositivo biocompatível implantável, que mede menos de 1 centímetro de diâmetro. O dispositivo é passivo, sem necessidade de nenhum componente eletrônico.

Um campo magnético aplicado externamente aquece as nanopartículas magnéticas, distendendo a superfície da membrana da cápsula. Essa distensão abre poros temporários na membrana que permitem que o medicamento saia da cápsula e atinja o organismo. Quando o campo magnético é desligado, a membrana se resfria e fecha os poros, interrompendo a liberação do medicamento.

Seringa implantável

A dose liberada pode ser controlada precisamente pela duração da ativação do campo magnético. A quantidade de medicamento liberada manteve-se constante ao longo de múltiplos ciclos de funcionamento.

O dispositivo mostrou-se totalmente biocompatível nos testes em cobaias, sem toxicidade para as células e sem qualquer rejeição pelo sistema imunológico, mantendo-se totalmente funcional por 45 dias no organismo dos animais.

As membranas são ativadas por temperaturas superiores às temperaturas apresentadas pelo organismo, não sendo afetado mesmo por estados de febre alta ou inflamação local.

O próximo passo da pesquisa será obter as autorizações necessárias para os testes em humanos.

Antenas no interior do corpo humano vão monitorar saúde continuamente

Implantes inteligentes

Num futuro próximo, dispositivos médicos implantados no corpo humano - marcapassos, por exemplo - usarão as tecnologias de radiofrequência - ou comunicações sem fios - para aprimorar o atendimento aos pacientes e o acompanhamento de sua saúde.

Um sistema bidirecional de comunicação sem fios, de baixa potência, ligando o dispositivo implantado a um sistema de monitoramento remoto, poderá fornecer dados do paciente em tempo real, permitindo que os médicos ajustem o tratamento imediatamente, caso seja necessário, ou acionem o serviço de emergência antes mesmo que o paciente perceba que algo está acontecendo.

Os implantes também poderão enviar os dados para o médico durante a noite, quando o paciente está dormindo, seja pelo telefone ou pela Internet, alimentando os bancos de dados e a atualizando a sua ficha médica de forma automática.

Antenas implantáveis no corpo humano

Embora haja desafios e aprimoramentos a fazer para viabilizar toda esta tecnologia, nenhuma dessas visões sequer começará a funcionar aquilo que pode parecer a parte mais simples de todo o aparato: as antenas.

É por isto que os pesquisadores estão priorizando o desenvolvimento dessas microantenas que serão utilizadas nesses equipamentos de monitoramento da saúde em tempo integral.

Essas antenas precisam ser pequenas, leves e terem alto desempenho. Mas também precisam ser de baixa potência, dirigir um mínimo de radiação para o usuário e serem totalmente incorporadas nos implantes. Elas também precisam ser fabricadas com materiais biocompatíveis, mas com boa condutividade elétrica.

Antenas onidirecionais

E tudo isto precisa ser testado. O desafio é que testar antenas elétricas muito pequenas não é algo simples - elas induzem correntes de modo comum (assimétricas) sobre os cabos coaxiais usados para medir seu desempenho, distorcendo os resultados. Com isto, os engenheiros nunca sabem se têm a antena com o melhor equilíbrio possível de todas as características exigidas.

Felizmente, o problema acaba de ser solucionado por pesquisadores do Laboratório Nacional de Física da Inglaterra, que descobriram como avaliar as pequenas antenas elétricas sem interferir com o seu funcionamento.

Ligando as antenas onidirecionais a uma fibra óptica, em vez de a um cabo coaxial, os pesquisadores foram capazes de remover os efeitos das reflexões do cabo e, mais importante, eliminar a corrente de modo comum que interferia nas medições.

Tecnologias implantáveis miniaturizadas

A descoberta foi utilizada para desenvolver uma antena RFID, de baixa potência, incorporada em um sistema de três camadas, projetado para replicar a estrutura da pele, da gordura e dos músculos do corpo humano.

"Esta descoberta poderá ajudar no desenvolvimento da próxima geração de tecnologias implantáveis miniaturizadas, projetadas para salvar ainda mais vidas [do que os implantes atuais]," comentou o professor Martin Alexander, responsável pela descoberta da nova forma de aferição das "antenas corporais."

Britânico volta a enxergar com uso de "olho biônico".

O paciente recebeu um implante de um receptor eletrônico, instalado dentro do globo
ocular e ligado ao nervo óptico e a óculos especiais

27 de novembro de 2009

Foto: Second Sight/Divulgação /BBC Brasil

ReduzirNormalAumentarImprimirUm homem britânico que havia perdido a visão na juventude se tornou uma das primeiras pessoas do mundo a voltar a enxergar com o uso de um "olho biônico" desenvolvido nos Estados Unidos. Peter Lane, de 51 anos, da cidade de Manchester, é uma das 32 pessoas que estão sendo submetidas uma experiência internacional com o equipamento.

Ele recebeu um implante de um receptor eletrônico, instalado dentro do globo ocular e ligado ao nervo óptico e a óculos especiais. Uma câmera colocada nesses óculos capta a imagem e a envia a um processador portátil, que transforma a imagem em sinais eletrônicos enviados ao receptor. Este, por sua vez, envia impulsos até a retina e o nervo óptico, fazendo a pessoa finalmente enxergar.

Pequenas palavras
Lane, por enquanto, consegue apenas ler palavras pequenas em uma tela especial. "É um começo", disse ele. "Os médicos vão me dar uma dessas telas para eu ler em casa, e espero um dia poder voltar a ler cartas sozinho."

"Além disso, quando saio, o equipamento me dá mais segurança e mais independência". Lane começou a perder a visão por volta dos 20 anos por causa de uma retinite pigmentosa, uma doença degenerativa da retina com origem genética.

O "olho biônico" foi desenvolvido pela empresa americana Second Sight e está sendo testado por apenas 11 médicos de todo o mundo. Os especialistas, no entanto, acreditam que inicialmente o aparelho será útil apenas para as pessoas vítimas da retinite pigmentosa.

Fonte: http://noticias.terra.com.br/