NanoinjetoresConcepção artística de um nanorrobô vagandopelo sistema sanguíneo, para injetarsubstâncias e capturar amostras de sanguepara testes

Médicos microscópicosEdição 161 - Dez/04

Imagine um exército de robôs com proporçõesmicroscópicas entrando em seu corpo para atacar célulascancerígenas, destruir bactérias e vírus, inserirmedicamentos em células específicas, desobstruirartérias e realizar cirurgias minimamente invasivas. Sevocê pensou no filme "Viagem Insólita", acertou nacomparação, mas errou se achou que vamos falar deficção científica. A nanotecnologia - área que desenvolvepartículas e dispositivos que medem poucos nanômetros(milionésimos de milímetro) - aplicada à medicina, ounanomedicina, como é chamada, é a grande aposta daciência para os diagnósticos e tratamentos de diversasdoenças dentro de 5 a 20 anos. "A era da nanomedicinairá nos permitir editar o corpo humano e seu genoma,assim como um processador de texto nos possibilitaescrever um documento", disse a GALILEU o físico norte-americano Robert A. Freitas Jr., autor do livro"Nanomedicine" (Nanomedicina), e um dos maiores

especialistas no assunto.

Entre as possíveis aplicações da nanomedicina estão tratamentos de problemas cardiovasculares,diabetes, mal de Alzheimer, eliminação de pedra nos rins etc. Mas a oncologia parece ser uma dasáreas mais promissoras para a nova tecnologia, tanto que ela promete ser a primeira área em que asaplicações clínicas devem ocorrer. Pesquisadores da Universidade Rice, nos Estados Unidos,desenvolveram estruturas esféricas microscópicas que chamaram de "nanoshells" (algo comonanocarapaças) que, quando injetadas na corrente sanguínea do paciente, carregam medicamentosdiretamente para células cancerígenas, sem afetar as sadias. "Essas estruturas manipuladas por meiode técnicas derivadas de nanotecnologia já estão em fase de testes. Entre outros aspectos positivos,elas minimizam os efeitos colaterais da quimioterapia", explica Adriano Cavalcanti, aluno de doutoradoda Faculdade de Engenharia Elétrica e Computação da Unicamp, que criou um software para aconstrução de nanorrobôs (veja quadro na página 3). Apostando na eficácia da nanotecnologia nodiagnóstico, prevenção e combate ao câncer, o Instituto Nacional de Câncer dos EUA aplicou cerca de150 milhões de dólares em um laboratório para as pesquisas de nanomedicina no começo deste ano.

Limpadores de pulmãoA concepção artística mostra centenas denanorrobôs entrando em uma cavidadebronquial a caminho dos pulmões

Caçador de micróbiosA ilustração mostra um nanorrobô que

imita uma célula branca flutuando nacorrente sanguínea a caminho de um

micróbio causador de doenças. Onanorrobô irá capturá-lo e eliminá-lo

Mas o que são exatamente nanorrobôs e como eles irão funcionar? Existem dois tipos sendo

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pesquisados e desenvolvidos, segundo Adriano Cavalcanti. Os orgânicos, também denominadosbionanorrobôs, e os inorgânicos. Bionanorrobôs serão fabricados a partir de estruturas de DNA emateriais orgânicos inspirados em bactérias e vírus programados. Eles irão realizar trabalhos menoscomplexos, como identificar bactérias e vírus com ação negativa dentro do corpo e destruí-los. Aprevisão é de que estejam disponíveis em até cinco anos. Os inorgânicos serão revestidos comestruturas de diamantes mecanicamente manipuladas e terão aplicações mais amplas e complexas,como realizar cirurgias não-invasivas e enviar medicamentos a células e órgãos específicos. Estesnanorrobôs serão compostos por diversos componentes, como motores, sensores, transistores etc.(peças que já estão sendo confeccionadas) e, devido à sua complexidade, a previsão é de que asprimeiras versões estejam disponíveis até 2015.

Ataque aos inimigosOutra versão do nanorrobô capturador demicróbios, que utiliza tentáculos retráteispara cercar e capturar o inimigo

Plaquetas mecânicasConcepção artística de um nanorrobô que

auxilia na coagulação do sangue

Em ambos os casos, os nanorrobôs deverão ser aplicados por injeções intravenosas (cerca de 800deles), junto à administração de soro fisiológico, por exemplo, e depois que realizarem a tarefa para aqual foram programados (com a ajuda de sensores e sinais químicos ou por teleoperação), poderão serexpelidos pelos canais de excreção. "Outra solução viável é a do nanorrobô emitir um sinal químicoque atraia glóbulos brancos para a sua fagocitose e eliminação de dentro do corpo humano", explicaCavalcanti.

Reparadores de vasosA ilustração mostra nanorrobôs menoresque vírus e bactérias, cuja função éreparar vasos sanguíneos

FaxineirosA ilustração mostra um nanorrobô

acoplando-se à superfície do tecidopulmonar com o objetivo de retirar

impurezas do pulmão

A previsão dos especialistas é de que a nanotecnologia provocará uma revolução em todas as áreasmédicas. "Com os nanorrobôs, poderemos trocar terapias paliativas usadas hoje em dia por outras quepermitirão entrar nas células e repará-las individualmente. Essa tecnologia terá um impacto parecidocom o da introdução do método científico no século 19", compara Robert Freitas. Mas isso ainda levaráum tempo para acontecer plenamente. Segundo ele, a nanomedicina, em sua forma mais madura,deverá estar disponível dentro de 20 a 50 anos. Entre os motivos para tanta demora, segundo aengenheira química Maria Inês Ré, do Laboratório de Tecnologia de Partículas do Instituto de PesquisasTecnológicas de São Paulo (IPT), é que até a década de 1980, ainda não existiam ferramentasadequadas para analisar a ação de nanopartículas. "Para podermos usá-las em humanos, precisamoster certeza de sua ação."

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Reparadores de vasosA ilustração mostra nanorrobôs menoresque vírus e bactérias, cuja função éreparar vasos sanguíneos

GastronanorrobôsImagens ilustrativas de nanorrobôs

usados para a detecção de infecçõesestomacais

Robôs em ação

A ilustração ao lado mostra como será o trabalho de um nanorrobô programadopara remover placas de gordura dos vasos sanguíneos. Após terminar seu trabalho,o nanorrobô pode ficar permanentemente no sistema sanguíneo executando suafunção, ou pode ser eliminado do organismo

1. Uma seringa hipodérmica com menos de meio milímetro de diâmetro introduznanorrobôs no sistema sanguíneo2. Nanorrobôs irão receber e enviar informações para uma central de comando forado corpo3. Uma espécie de serra minúscula retira a placa de colesterol do vaso sanguíneo4. Uma mangueira a vácuo suga a placa de gordura para um recipiente segurolocalizado dentro do nanorrobô

Software para construir nanorrobôs

Antecipando a importância que os nanorrobôs terão na medicina nas próximasdécadas, pesquisadores da Unicamp, em parceria com o Centro para Automaçãoem Nanobiotecnologia, começaram a desenvolver ferramentas que auxiliarão suaconstrução. Trata-se do software "Nanorobot Control Design" (Controle e Designde Nanorrobôs) (NCD, na sigla em inglês). O programa foi desenvolvido porAdriano Cavalcanti, aluno de doutorado da Faculdade de Engenharia Elétrica eComputação da Unicamp, e utiliza a computação gráfica para reproduzir em trêsdimensões o interior do corpo humano, onde os nanorrobôs irão atuar.

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O software, que já está atraindo o interesse de empresas para suacomercialização, contém protótipos computadorizados dos futuros nanorrobôs. Apessoa que o utiliza pode fazer com que esses equipamentos virtuais semovimentem pelo corpo humano no computador, simulando uma situação clínicareal. A experiência no ambiente virtual fornece informações para a construção denanorrobôs e mostra como se comportarão dentro do corpo humano quando foremusados pela medicina.

Existem estudos em andamento com o NCD que exemplificam sua utilização. Umdeles simula o monitoramento por nanorrobôs dos níveis nutricionais em pessoasanoréxicas. O outro desenvolve nanorrobôs virtuais que extraem células-tronco damedula óssea e as empregam no tratamento de doenças como o diabetes e o malde Alzheimer.

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