Recorde na medio de fora em escala microscpica

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 26/06/2024

Balana mais sensvel do mundo

Cientistas da Austrlia e da China descobriram uma nova maneira de medir foras incrivelmente minsculas, operando em nanoescala, abrindo novas fronteiras sobre o que sabemos – e poderemos vir a saber – sobre o mundo microscpico.

A nova tcnica, que utiliza um microscpio de fora fotnica super-resolvido, capaz de detectar foras to pequenas quanto 108,2 attonewtons, uma escala to minscula que se compara ao peso de um nico vrus – um attonewton um bilionsimo de um bilionsimo de newton (10^-18 newtons).

Essa medio ultrassensvel, que funciona em solues aquosas, feita por nanopartculas dopadas com elementos de terras raras, ou lantandeos, aprisionadas por pinas pticas, que so ento usadas para sondar as minsculas foras em jogo nos sistemas biolgicos.

“Compreender estas pequenas foras crucial para o estudo dos processos biomecnicos, que so fundamentais para o funcionamento das clulas vivas,” disse o professor Fan Wang, da Universidade Beihang, na China. “At agora, medir foras to pequenas com alta preciso em um ambiente lquido era um desafio significativo devido a fatores como aquecimento da sonda e problemas de sinal fraco.”

A nova tcnica tem aplicaes potenciais no desenvolvimento de novas ferramentas nanotecnolgicas e na melhoria da sensibilidade dos diagnsticos biomdicos.
[Imagem: Xuchen Shan et al. – 10.1038/s41566-024-01462-7]

Microscpio de fora fotnica

A tcnica desenvolvida pela equipe, empregando nanotecnologia avanada e tcnicas computacionais, compe um novo tipo de microscopia, que a equipe chamou de SRPFM (Super-Resolved Photonic Force Microscope, ou microscpio de fora fotnica super-resolvido).

Usando uma rede neural para calcular a localizao das amostras em super-resoluo, a equipe conseguiu medir com preciso como as nanopartculas so deslocadas por pequenas foras dentro de um meio fluido. E, alm de melhorar a resoluo, a tcnica minimiza a energia necessria para segurar as nanopartculas, reduzindo assim potenciais danos s amostras biolgicas.

“Nosso mtodo pode detectar foras de at 1,8 femtonewtons por raiz quadrada da largura de banda, o que est prximo do limite terico imposto pelo rudo trmico,” disse o pesquisador Lei Ding.

“Ao disponibilizarmos uma nova ferramenta para medir eventos biolgicos em nvel molecular, esta tcnica poder revolucionar a nossa compreenso de uma srie de fenmenos biolgicos e fsicos,” disse o professor Xuchen Shan, citando exemplos que vo desde o funcionamento das protenas nas clulas humanas at novos mtodos de deteco de doenas em fases iniciais.

A equipe tambm j testou a nova tecnologia de microscopia na medio de foras de eletroforese atuando em nanopartculas individuais e as foras de interao entre molculas de DNA e interfaces, cruciais para o desenvolvimento de tcnicas avanadas de engenharia biomdica.

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