Cientistas desenvolvem método inovador para manipular nanocristais

Os autores da investigação. Da esquerda para a direita: Manuel Martins, Sérgio Pereira e Tito Trindade


Os cientistas Sérgio Pereira, Manuel Martins e Tito Trindade, do Laboratório Associado CICECO, da Universidade de Aveiro, desenvolveram uma técnica inovadora que permite controlar o processo de integração de nanocristais em nanocavidades («pits») existentes na superfície de um material luminescente. A investigação é a primeira de origem portuguesa a ser distinguida como «cover story» pela revista científica «Advanced Materials». O estudo publicado esta semana pode vir a abrir caminho a aplicações na área da nanomedicina, nomeadamente em termos de diagnóstico, dizem os investigadores.

A técnica consiste não só em controlar com precisão parâmetros fundamentais, tais como o tamanho, a profundidade e a densidade dos «pits» (durante o crescimento de filmes semicondutores que servem de superfície), como a posterior incorporação selectiva dos nanocristais nos «buracos».

Segundo os responsáveis, a capacidade de sintetizar quimicamente nanopartículas com tamanho definido possibilita um controle preciso sobre o número e tipo de empacotamento das nanopartículas inseridas nos «pits». Este processo sugere, como metáfora, a ideia de "nanogolfe": "Essas nanocavidades têm de ser da mesma ordem de tamanho das nanoparticulas. Daí a analogia com o 'nanogolfe', que está relacionada com a nanoengenharia e a ideia do encaixe da bola no buraco", explica o investigador Sérgio Pereira, autor correspondente do artigo agora publicado.

O investigador refere que o controlo do processo de crescimento dos filmes - de forma a induzir o aparecimento dos «pits» com as características adequadas, aliado à capacidade de introduzir selectivamente os nanocristais, proporciona um mecanismo simples, mas até agora desconhecido, para confinar espacialmente nano-objectos.

"Com este método conseguimos, por exemplo, colocar de uma forma organizada cerca de mil milhões de nanocristais na área de superfície de um cm2, utilizando a capilaridade como mecanismo de incorporação", afirma.

A grande novidade

De acordo com os investigadores, a grande novidade deste processo é a colocação das nanopartículas em superfícies, já que estas são preparadas em solução, onde se encontram em movimento. "Para se produzir um dispositivo é necessário interagir com as nanopartículas, através de um sinal eléctrico ou óptico", explica Sérgio Pereira.

Outro dos aspectos relevantes da investigação é que a superfície onde as nanopartículas são dispersas é opticamente activa, ou seja, emite luz. "Podemos ligar o dispositivo a um circuito e produzir electroluminescência [emissão de luz por corrente eléctrica]. As nanopartículas que se encontram organizadas na superfície vão ter uma resposta a esse estímulo, por exemplo, consoante tenham determinado material biológico agarrado à partícula. Isto ainda não está demonstrado, são ideias do que se pode fazer", conclui o cientista.

Os investigadores pretendem agora modificar quimicamente a superfície das nanopartículas de ouro ou outros nanomateriais de modo a que, uma vez dentro dos «pits», elas tenham uma afinidade específica para determinado material biológico, o que pode vir a ter impacto no desenvolvimento de nanosensores bioactivos para aplicações em nanomedicina.

"Imagine que estas nanopartículas se ligam a uma cadeia de ADN, e que se liga metade dessa cadeia a uma dessas nanopartículas, funcionalizada. Naquela cadeia só se volta a juntar o complementar, como se fosse uma chave e uma fechadura", explica Sérgio Pereira.

No futuro, uma investigação completamente bem sucedida pode levar a diagnósticos completamente fiáveis, em tempo real. O trabalho de investigação foi desenvolvido ao longo de cerca de um ano e feito em colaboração com cientistas das Universidades de Cambridge e Strathclyde (no Reino Unido), contando ainda com o apoio da Fundação Calouste Gulbenkian, através do prémio estímulo à Investigação 2007 atribuído ao investigador Sérgio Pereira.