Nanotubos de carbono servem como sensores em células vivas
Os pesquisadores envolveram um nanotubo de carbono com uma dupla hélice de DNA, mais ou menos como um fio de telefone se enrola sobre um lápis. [Imagem: Strano Group]
Nanotubos e DNA
Nanotubos de carbono de parede única, envoltos por uma molécula de DNA, podem ser colocados no interior de células vivas e detectar quantidades-traço de contaminantes, com o auxílio de luz na faixa do infravermelho próximo.
A pesquisa, que abre caminho para a fabricação de novos tipos de sensores ópticos e biomarcadores, foi publicada no último exemplar da revista Science, por pesquisadores da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos.
Os cientistas, coordenados por Michael Strano, demonstraram a viabilidade de seus novos sensores detectando baixas concentrações de íons de mercúrio no sangue, em soluções opacas e em tecidos vivos - casos nos quais o sensoriamento óptico tradicional não funciona ou produz resultados muito ruins.
Como o sinal detectado está na faixa do infravermelho próximo, uma propriedade única de uns poucos materiais, ele não é afetado pela fluorescência natural dos polímeros e dos tecidos vivos.
Sensor de nanotubos
"Este é o primeiro sensor de nanotubos de carbono que consegue detectar analitos no nível subcelular," diz Strano. "Nós também demonstramos pela primeira vez que um rearranjo sutil de uma molécula adsorvida pode ser detectada diretamente por um nanotubo de carbono."
O que faz o novo sensor funcionar é a transição da estrutura secundária do DNA, de sua forma nativa (B), para sua forma alternativa (Z). "Nós descobrimos que a termodinâmica que governa a alteração entre estas duas formas de estrutura do DNA irá modular a estrutura eletrônica e a emissão óptica do nanotubo de carbono," diz Strano.
Para construir seus sensores, os pesquisadores começaram envolvendo um nanotubo de carbono com uma dupla hélice de DNA, mais ou menos como um fio de telefone se enrola sobre um lápis.
O DNA se enrola sobre o nanotubo em um formato determinado pelas cargas negativas que ele carrega.
Quando o DNA é exposto a íons de certos átomos - como cálcio, mercúrio e sódio - as cargas negativas são neutralizadas e seu formato se altera de forma parecida com sua alteração natural da forma B para a forma Z.
Isto reduz a área coberta pelo DNA, alterando a estrutura eletrônica e mudando a fluorescência natural do nanotubo - na faixa do infravermelho próximo - para um estado de baixa energia.
Daniel A. Heller, Esther S. Jeng, Tsun-Kwan Yeung, Brittany M. Martinez, Anthonie E. Moll, Joseph B. Gastala, Michael Strano