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Nanotubos de carbono e mal de Alzheimer : existiria alguma relação ?

Embora estarem muitas aplicações dos nanotubos de carbono relacionadas com a ciência de materiais e a eletrônica, um fato singular foi recentemente reportado na literatura: a utilização de nanotubos como interessante sonda para amostras biológicas ! Dada sua espessura infinitesimal permitem perscrutar espaços bastante estreitos, sem que se verifique deformação dos delicados tecidos. Os nanotubos, quando fixados com um material à base de acrílico, em uma ponta de silício de 10-20 nanometros, de um microscópio de força atômica, transformam-se em sondas de diâmetro da ordem de 1 nanometro.

Na microscopia de força atômica, uma fina agulha percorre uma superfície, sondando seus cumes e depressões ("montanhas" e "vales") . A topografia da superfície é traçada à medida que a agulha a percorre. Quanto mais fina a agulha, mais alta a resolução da informação tri-dimensional que pode ser obtida.

Stan Wong, da Universidade de Nova York, em Stony Brook, e do Laboratório Nacional de Brookhaven (USA), encontrou uma forma de usar os nanotubos de carbono para o estudo de proteínas. Conseguiu lograr seu intento tratando-os em uma atmosfera de oxigênio, o que levou à formação de um grupo carboxílico (COOH) na extremidade do nanotubo. Tal modificação, na verdade uma funcionalização, permitiu que o nanotubo reagisse com grupos amino (NH2), apresentando não apenas sensibilidade química mas também física.

Através de bem-sucedida colaboração com colegas da Escola de Medicina de Harvard, Wong vem aplicando seu método, em estudos in vitro, de depósitos anormais de proteínas encontradas em pacientes com a doença de Alzheimer. Presume-se que, no cérebro de alguém acometido por tal doença, uma proteína denominada beta amilóide (beta amyloid) inicie, sua acumulação em minúsculas "sementes", décadas antes do doente apresentar os sintomas característicos.

As "sementes" de proteína, desenvolvidas na forma de minúsculos filamentos denominados protofibrilas são acumuladas muito lentamente. Quando, porém, alcançam um ponto crítico, rapidamente juntam-se, na forma de fios entrelaçados ou fibrilas. São as fibrilas que, por sua vez, formam o centro das placas encontradas no cérebro dos portadores da doença.

A distinção entre as protofibrilas e as fibrilas é muito difícil com outras técnicas - microscopia eletrônica de transmissão, por exemplo -, dado as larguras destas duas estruturas serem muito semelhantes. Todavia, pelo fato da altura das protofibrilas ser menor que a metade da altura das fibrilas, a diferença pode ser detectada através da técnica de microscopia de força atômica, tendo nanotubos de carbono como sonda. Com o uso de tais pontas, quimicamente modificadas, podem ser observados defeitos, entrelaçamentos e ramificações. Trabalhos futuros poderão contribuir para elucidar se a ação devastadora da doença de Alzheimer é devida à presença de muitas fibrilas ou à formação de fibrilas defeituosas. A formação de fibrilas, acreditam os pesquisadores, é o primeiro passo, e este não pode ser revertido. Assim, entendem que, sabendo-se como esta formação ocorre, o passo inicial pode ser prevenido mais cedo. A possibilidade de descobrir protofibrilas é importantíssima, uma vez que garantirá que o processo patológico seja melhor caracterizado, permitindo o tratamento da doença muito antes do aparecimento dos sintomas.

Hoje em dia, o diagnóstico clínico da doença de Alzheimer é possível somente quando os sintomas aparecem. Diagnósticos absolutamente definitivos podem ser realizados apenas via autópsia.

A microscopia de força atômica, com nanotubos de carbono como sonda, valendo-se do método do Professor Wong para o estudo de proteínas, pode também ajudar a lançar uma luz sobre outras doenças neurológicas. O mal de Parkinson e a doença de Huntington, tanto quanto as doenças causadas por prions (como a de Creutzfeldt-Jakob, versão humana da doença da vaca-louca), estão associados com uma deposição anormal de proteínas no cérebro.

ChemWeb, march 23, 2001. (tradução livre - OLA)

Para saber mais :

  • S.S. Wong et. al., Single-walled carbon nanotube probes for high-resolution nanostructure imaging, Applied Physics Letters, 73, 34 (1998);
  • S.S. Wong et al., Covalently functionalized nanotubes as nanometre-sized probes in chemistry and biology, Nature, 394, 52 (1998);
  • S.S. Wong et al., Carbon nanotube tips: high resolution probes for imaging biological systems.Journal of the American Chemical Society, 120, 603 (1998).

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