Materiais Nano-Estruturados

Um Mundo de Novas Propriedades a Explorar

Em primeiro lugar temos os excêntricos fulerenos, que foram descobertos por um grupo de cientistas da Universidade de Rice e da Universidade de Sussex, e valeu a três destes o prémio Nobel da Química em 1996. São os fulerenos alótropos do Carbono que podem adquirir a forma de uma esfera oca ou elipsóide.

Os fulerenos, como o C60 , devido à existência de ligações insaturadas nos mesmos, e à sua estrutura instável, que por ser curva gera alguma tensão angular, são bastante reactivos. Tal facto, juntamente com a sua tridimensionalidade, leva a que tenham propriedades químicas e físicas que podem ser exploradas a nível das áreas da bioquímica e medicina.

Por exemplo, uma das suas aplicações é o transporte direccionado de medicamentos através do corpo humano, evitando assim danos no corpo por parte de fármacos. Um destes casos é o de medicamentos usados no combate ao cancro com o intuito de destruir células cancerígenas. O problema do uso destes fármacos é que quando injectados, podem também destruir acidentalmente células normais no seu caminho até as células-alvo, causando danos corporais. Para solucionar este problema poder-se-ia colocar o medicamento encapsulado nas esferas de fulereno e, quando estas chegassem ao local do tumor, abrir-se-ia, de algum modo, uma "porta" para que o medicamento fosse libertado apenas onde fosse necessário.

De entre a vasta gama de aplicações biomédicas dos fulerenos destacam-se em desenvolvimento:

Actividade antiviral, através da inibição do acesso de enzimas virais (e.g. proteases do vírus HIV) ao substrato pelo preenchimento da cavidade hidrofóbica dos sítios catalíticos];

Actividade antioxidante e de armadilhamento de radicais livres; Terapia fotodinâmica através da produção de oxigénio singleto (O2 em estado

excitado) e outros radicais livres; Foto-clivagem do DNA; Actividade antimicrobiana (contra a Candida albicans, Bacillus subtilis,

Escherichia coli, Mycobacterium avium, Staphylococcus spp., Streptococus spp.,

Klebsiella pneumoniae, Salmonella typhy) por intercalação e desestruturação de membranas celulares;

Transporte de drogas de radioterapia e contrastes para diagnóstico por imagem (Magnetic Resonance Imaging - MRI e tomografia por raios-X).

Temos depois os nanotubos de carbono, que são um caso particular de fulerenos que adquirem a forma de um tubo.

Estes tubos têm propriedades únicas que os fazem particularmente úteis em muitas aplicações a nível da nanotecnologia, electrónica, óptica e outros campos da ciência de materiais. Eles têm uma resistência extraordinária e são eficientes condutores térmicos e eléctricos.

E finalmente temos a combinação dos fulerenos com os nanotubos, nos chamados nanobuds de carbono que exibem propriedades de ambos numa combinação única da alta condutividade e propriedades mecânicas dos nanotubos com a reactividade conferida pelos fulerenos fechados que se ligam a estes. Esta reactividade permite mesmo a eficaz utilização dos nanobuds em compósitos, como substituto dos nanotubos simples, já que os fulerenos têm o efeito de uma “âncora molecular” que impede que os nanotubos escorreguem uns nos outros, garantindo a integridade do compósito e um assegurar das suas propriedades mecânicas.

Os nanobuds podem também ser utilizados para construir eléctrodos flexíveis em sensores de toque ou em painéis solares, para além de outras variadas aplicações complexas.

Mas não são estas as únicas inovações do mundo “nano” dos fulerenos, também temos outras variações!

megatubos: maiores em diâmetro do que os nanotubos e com paredes de diferente espessura, usados potencialmente para o transporte de várias moléculas de variadas dimensões;

polímeros: Cadeias poliméricas bi ou tridimensionais são criadas a altas pressões e temperaturas;

nano"onions" (ou nano”cebolas”): compostos esféricos que consistem no envolvimento de um “núcleo” central de fulereno esférico por múltiplas camadas de carbono, lembrando uma cebola. Aplicados como lubrificantes.

anéis de fulereno

É de facto um mundo completamente novo de propriedades mecânicas, eléctricas e químicas a explorar. Que novos materiais poderão sair daqui?

Fontes: http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_nanotube http://en.wikipedia.org/wiki/Fullerenes http://pt.wikipedia.org/wiki/Fulereno http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_nanobud