Descoberta antimatéria que cria nova tabela periódica

Utilizando o colisor RHIC, os cientistas observaram um núcleo que está fora do espaço biparamétrico da tabela periódica. Portanto, antimatéria. [Imagem: Star]

Um grupo internacional de cientistas, com participação brasileira, conseguiu a primeira evidência experimental de que núcleos atômicos compostos de antimatéria podem ser produzidos pela colisão de íons de ouro em alta energia.

A capacidade para formar em abundância essas partículas exóticas, segundo os autores, poderá ser fundamental para por a prova aspectos fundamentais da física nuclear, da astrofísica e da cosmologia.

Produção de antimatéria

O experimento, realizado pela Colaboração Star - que reúne 584 cientistas de 54 instituições em 12 países diferentes - foi produzido no Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC, na sigla em inglês), localizado nos Estados Unidos.

Segundo Alejandro Szanto Toledo, físico da USP e coautor do estudo, o artigo descreveu a primeira observação da formação de um anti-hipernúcleo.

De acordo com Toledo, uma colisão de íons pesados em alta energia, como a que foi produzida no RHIC, gera uma grande quantidade de partículas. Em tese, quando a energia é suficiente para atingir uma transição de fase, são geradas também as antipartículas.

"Essas antipartículas são submetidas à coalescência - um processo análogo à condensação - e algumas delas podem agregar, por exemplo, dois antinêutrons e um antipróton, formando um antitrítio - isto é, um núcleo de antimatéria correspondente ao do átomo de trítio - o isótopo do hidrogênio que possui dois nêutrons e um próton", disse Toledo.

Fora da Tabela Periódica

O experimento, segundo o professor, formou hádrons - partículas formadas por quarks, como os prótons e nêutrons - que possuem um chamado quark estranho, formando o chamado hipernúcleo. No modelo padrão da física de partículas, o quark estranho é aquele que possui o novo número quântico conhecido como "estranheza".

"Esse hipernúcleo formado, que é um antiestranho, é feito de antimatéria. Essa é a primeira vez em que se conseguiu uma evidência experimental de um anti-hipernúcleo. Ou seja, obtivemos um núcleo que está fora do espaço biparamétrico da tabela periódica. Trata-se, portanto, de antimatéria", explicou Toledo.

Segundo ele, já se havia obtido antiprótons e antielétrons - ou pósitrons. Mas é a primeira vez que se obtém um anti-hipernúcleo, que é algo bem mais complexo e mais raro. "Estamos felizes por termos um grupo [brasileiro] participando do trabalho, porque trata-se de fato de uma descoberta," destacou.

Outro tipo de matéria

Toledo explicou que a reação foi produzida nos mais altos níveis de energia atingidos pelo RHIC. Essa região de alta densidade de energia foi formada pela colisão de dois núcleos de ouro a 200 gigaelétron-volts (GeV).

"Como se trata de um anel de colisão, a energia no centro de massa é de 400 GeV: uma quantidade de energia suficientemente grande para derreter a matéria nuclear e provocar uma transição de fase. Com isso, conseguimos passar da matéria hadrônica para a matéria conhecida como quark-glúon plasma", explicou.

Esse novo estado da matéria nuclear originado da transição de fase, de acordo com Toledo, também foi observado pela primeira vez de forma conclusiva no HRIC. É esse estado que possibilitou a formação da coalescência, produzindo os anti-hipernúcleos.

"Para se ter uma ideia da eficiência do processo, basta dizer que, em 100 milhões de colisões, 70 foram observadas. Para reconhecer essas 70 colisões, foi preciso fazer um trabalho de identificação dessas partículas e de seus descendentes em um meio superpovoado com todas as partículas criadas pela colisão. Algo como encontrar uma agulha em um palheiro. O filtro necessário para detectar essas partículas teve que ser desenhado com extrema precisão", disse.

"Se estendermos a tabela, podemos encontrar também o número de antiprótons e de antinêutrons no mesmo plano. Com isso, poderíamos criar um terceiro eixo na tabela, que nunca foi observado e é perpendicular aos outros dois: o eixo da estranheza." [Imagem: Star]

Tabela Periódica de antimatéria

A partir desses resultados, segundo Toledo, um dos caminhos possíveis consiste em prosseguir com os experimentos até a construção de uma nova tabela periódica. A próxima meta planejada, de acordo com ele, é a criação de um anti-hélio: uma partícula alfa de antimatéria.

"Quanto mais complexo é o antinúcleo, menor a probabilidade de coalescência. O anti-trítio é composto de três partículas. Mas se quisermos um anti-hélio, vamos precisar de quatro partículas na mesma região do espaço: dois antiprótons e dois antinêutrons. Não será fácil, mas a Cooperação Star irá enveredar por essa direção", afirmou.

Eixo da estranheza

Outro caminho para as investigações, segundo Toledo, consiste em colocar à prova as leis fundamentais da física de partículas. "Por exemplo, sabemos que a tabela periódica até recentemente possuía dois eixos: o número de prótons e o número de nêutrons. Se estendermos a tabela, podemos encontrar também o número de antiprótons e de antinêutrons no mesmo plano. Com isso, poderíamos criar um terceiro eixo na tabela, que nunca foi observado e é perpendicular aos outros dois: o eixo da estranheza."

Nova Tabela Periódica

Para conhecer outros estudos que prometem criar novas tabelas periódicas, veja as matérias (procure no google), rsrsrsrs

Superátomos viram a Tabela Periódica de cabeça para baixo

Tabela Periódica de "super-átomos" pode revolucionar a Química

Elementos pseudo-metálicos podem criar "pseudo-Tabela Periódica"

Os coautores brasileiros do estudo sobre a antimatéria são, além Toledo, Alexandre Suaide e Marcelo Munhoz - professores do Departamento de Física Nuclear da USP -, Jun Takahashi, professor do Instituto de Física da Unicamp e seus orientandos de doutorado Rafael Derradi de Souza e Geraldo Vasconcelos.

Bibliografia:

Observation of an Antimatter Hypernucleus

The STAR Collaboration - B. I. Abelev et al.

Science

04 March

Vol.: Published online

Agência Fapesp - 05/03/2010

Brincando de Deus: Código da vida é reescrito com quatro letras

Brincar de Deus, como os próprios cientistas dizem com bom humor, criando formas artificiais de vida. Nunca eles estiveram tão perto de levar esta brincadeira a sério como agora.

A equipe do Dr. Jason Chin, da Universidade de Cambridge, na Inglaterra, reprojetou uma célula para torná-la capaz de ler o código do DNA de quatro em quatro letras, e não mais de três em três, como os seres viventes na Terra fazem.

Código genético artificial

O feito foi possível graças à criação de um novo ribossomo, chamado de ribossomo ortogonal, capaz de ler as mensagens codificadas nos códons quádruplos. [Imagem: Jason Chin]

Na prática, isto representa a criação de um código genético paralelo, que pode induzir as células vivas a criar proteínas com propriedades nunca vistas no mundo natural.

Em tese, o código genético paralelo poderá permitir a criação de formas vida "melhoradas", ou mesmo totalmente novas, tornando realidade as profecias do transumanismo, uma corrente polêmica de pensamento que propõe que os avanços da robótica, da nanotecnologia, da biologia e da genética permitirão a criação de uma nova classe de seres humanos com superpoderes - seres humanos com corpos à prova de bala, por exemplo - veja mais na reportagem Você está preparado para conviver com os humanos aprimorados?.

Ribossomo artificial

Em todas as formas de vida conhecidas, o mecanismo interno das células lê as quatro "letras" do DNA em conjuntos de três, criando cadeias de aminoácidos. Essas letras - ACGT - representam os nucleotídeos Adenina, Citosina, Guanina e Timina.

Cada letra contém o código para um aminoácido específico - ou diz para a célula encerrar a cadeia que ela está construindo.

Agora, o Dr. Chin e seus colegas tornaram a célula capaz de ler as letras do DNA de quatro em quatro, elevando de 22 para 276 o número de aminoácidos que podem ser usados para formar uma proteína. Isto porque o novo código torna possível a criação de 256 palavras, ou códons, com as quatro letras do DNA, cada uma das quais pode ser atribuída a um aminoácido que não existe nas células vivas atuais.

O feito foi possível graças à criação de um novo ribossomo, chamado de ribossomo ortogonal, capaz de ler as mensagens codificadas nos códons quádruplos. Com o ribossomo artificial e o ribossomo natural trabalhando paralelamente no interior da célula, os cientistas conseguiram induzi-lo a produzir novos aminoácidos sem interferir com o funcionamento normal da célula.

À esquerda, a rota para a síntese do ribossomo artificial, capaz de ler o código genético quatro letras por vez, sem perturbar com o funcionamento normal da célula. À direita, sua evolução, que o torna capaz de ler códigos de três ou quatro letras. [Imagem: Neumann et al./Nature]

Proteínas artificiais

Em experimentos feitos com a bactéria E. coli, os pesquisadores confirmaram a produção de dois aminoácidos não-naturais capazes de reagir entre si para formar uma ligação química diferente das ligações que mantêm unidas as proteínas naturais.

Inseridos em uma proteína chamada calmodulina, elas induziram a formação de uma "calmodulina mutante" que possui uma estrutura completamente diferente da natural.

E as ligações entre os aminoácidos não-naturais parecem ser muito mais estáveis, o que permitiria que as proteínas resultantes sobrevivam em condições ambientais que destruiriam as proteínas naturais.

Para testar seus ribossomos mutantes, os cientistas colocaram-nos em culturas de bactérias crescendo em um meio contendo antibióticos e dotaram as células com um gene de resistência a antibióticos que inclui um códon de quatro bases.

Os ribossomos capazes de ler o códon quádruplo produziram a proteína de resistência ao antibiótico e sobreviveram mesmo na presença de altas concentrações do antibiótico. Aqueles que não conseguiam ler o código quádruplo não puderam criar a proteína para se proteger do antibiótico e morreram.

Materiais artificiais

Em uma utilização bastante plausível - ainda longe de criar formas de vida totalmente novas usando esse novo código genético paralelo - pode-se pensar na utilização das novas proteínas para a fabricação de medicamentos que não sejam destruídos pelos ácidos presentes na boca e no estômago, por exemplo.

Mutagênese do centro decodificador do ribossomo ortogonal. [Imagem: Neumann et al./Nature]

Mas daí até a sintetização de células capazes de produzir novos polímeros não parece ser um salto muito grande. Pelo menos não em termos hipotéticos. Um transumanista pode facilmente pensar em células de um organismo vivo capazes de produzir polímeros tão fortes quanto as roupas à prova de bala e incorporá-los em seu esqueleto ou na forma de uma carapaça, ou em uma "super pele".

Contudo, é difícil precisar quantos passos deverão ser dados até que os cientistas se aproximem dessas possibilidades. Todas as tentativas feitas até hoje para manipular o código genético tradicional, criando "formas sintéticas de vida", falharam.

Mas o Dr. Chin sonha com a criação de novos materiais, não necessariamente incorporados em seres vivos. Materiais que poderiam ser criados em grandes biorreatores por bactérias que recebam os novos ribossomos com capacidade de ler o DNA em conjuntos de quatro letras.

Ética da vida

O avanço deverá levantar toda a discussão ética em torno da biologia sintética e de eventuais formas artificiais de vida que, ainda que não sejam uma opção imediata, certamente será uma situação com a qual os cientistas em particular, e a humanidade em geral, se defrontarão mais cedo ou mais tarde.

Descobertas como a agora anunciada mostram que essa discussão é necessária e, sobretudo, inadiável, sobretudo para balizar o trabalho dos cientistas e traçar os rumos que se espera que a ciência avance - sem promessas vãs e sem apelações, seja da reconstituição de corpos com deficiências físicas, seja do temor de super homens descontrolados.

Em termos bem mais imediatos, o novo código genético artificial deverá marcar muito mais o nascimento de uma nova era na fabricação de novos materiais extremamente promissores, do que a ameaça de terroristas mutantes dotados de carapaças à prova de balas.

Bibliografia:

Encoding multiple unnatural amino acids via evolution of a quadruplet-decoding ribosome

Heinz Neumann, Kaihang Wang, Lloyd Davis, Maria Garcia-Alai, Jason W. Chin

Nature

14 February 2010

Vol.: Published online before print

DOI: 10.1038/nature08817

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/02/2010

Criado um biochip capaz de detectar vírus

Uma equipe de engenheiros e químicos da Universidade Brigham Young, nos Estados Unidos, criou um biochip de silício capaz de detectar vírus de forma confiável, mesmo em concentrações baixas demais para que eles sejam descobertos pelos métodos atuais.

A utilização, para fins biológicos, da mesma tecnologia usada na fabricação dos processadores de computador, é mais um importante passo rumo ao objetivo de permitir que médicos e técnicos de laboratório usem pequenos biochips para testar amostras de seus pacientes na hora, de forma precisa, rápida e barata.

O Dr. Hawkins segura uma pastilha de silício na qual foram estampados 49 biochips detectores de vírus. No detalhe, ele seguro um único biochip, retirado da pastilha.[Imagem: BYU]

Exame para detectar vírus

"A maioria dos exames disponíveis tem resultados muito imprecisos, a menos que você tenha uma concentração muito elevada do vírus," explica o Dr. Aaron Hawkins, coordenador da pesquisa.

A saída que Hawkins e seus colegas encontraram foi desenvolver uma técnica de detecção dos vírus unicamente pelo tamanho. Desta forma, o dispositivo vai acumulando as partículas que passam pelo detector, fazendo uma contagem final muito precisa.

Quando estão em baixas concentrações, esses vírus individuais se perderiam, não sendo contados porque os exames clínicos atuais não conseguem detectar vírus individuais.

No futuro, quando esses biochips puderem ser usados na prática, a detecção precoce das infecções, ainda no consultório médico, permitirá que os tratamentos se iniciem muito antes que surjam os primeiros sintomas das doenças.

Barreira para os vírus

O biochip detector de vírus funciona como os contadores de moedas usados pelos bancos.

A amostra líquida flui pelos microcanais do chip até bater em uma parede, onde um pequeno furo funciona como filtro, deixando passar as partículas pequenas e retendo as maiores.

Cada um dos furos nos microcanais do biochip é feito com uma dimensão ligeiramente menor do que o tamanho do vírus ou proteína que ele deve detectar.

Depois que as partículas ficam presas na parede, elas formam uma linha visível com uma câmera especial.

Chip dos pobres

O próximo passo da pesquisa será construir séries decrescentes de furos, permitindo que um único microcanal examine a presença de vários vírus, com várias dimensões diferentes. [Imagem: BYU]

Se, por um lado, os biochips prometem exames clínicos rápidos e baratos, fabricar as primeiras levas desses microlaboratórios de silício esbarra no custo dos equipamentos.

Como eles são fabricados com a mesma tecnologia usada na fabricação dos processadores de computador, um equipamento de última geração pode ter custos que atingem facilmente a casa das centenas de milhões de dólares.

A equipe do Dr. Hawkins descobriu uma forma de fazer uma espécie de "chip dos pobres", mas sem perder a precisão.

Primeiro, eles usaram uma máquina mais simples para traçar os circuitos do seu biochip com uma precisão na casa dos micrômetros - 1.000 vezes maiores dos que os nanômetros que a indústria de semicondutores utiliza hoje.

A seguir, eles construíram a terceira dimensão do chip colocando uma camada de metal com 50 nanômetros de espessura sobre o chip. Um método de deposição por vapor recobriu todo o chip com uma camada de óxido de silício transparente.

Finalmente, eles usaram um ácido para correr as finas chapas metálicas, deixando a abertura estreita no vidro, que funciona como uma armadilha para os vírus. Com isto, eles construíram estruturas muito menores do que o seu equipamento permite fazer diretamente.

Chips do futuro

O primeiro protótipo do biochip possui os "furos-peneira" de uma única dimensão, o que significa que cada chip é capaz de detectar um único vírus ou proteína.

O próximo passo da pesquisa será construir séries decrescentes de furos, permitindo que um único microcanal examine a presença de vários vírus, com várias dimensões diferentes.

O programa de análise poderá facilmente verificar quais vírus ou proteínas estão presentes na amostra simplesmente verificando as paredes onde eles ficaram presos.

Fonte: Inovação Tecnológica

Animais e plantas sobrevivem 18 meses no vácuo do espaço

O Expose-E expôs às condições do espaço 664 amostras biológicas e bioquímicas, durante 18 meses contínuos.[Imagem: ESA/NASA]

Às vésperas de nos depararmos com outros planetas semelhantes à Terra, os cientistas continuam usando um conceito absolutamente impreciso.

"Vida como a conhecemos" é a expressão utilizada para se referir à possibilidade de encontrar vida em outros planetas.

À parte o fato de conhecermos muito pouco sobre a vida em si, o problema maior é que a vida presente na Terra abrange um leque tão grande de possibilidades que está se tornando cada vez mais difícil estabelecer fronteiras que delimitem as condições ambientais necessárias para sustentar a variedade de organismo vivos conhecidos.

A mais recente demonstração disso veio do experimento Expose-E, feito pela Agência Espacial Europeia (ESA). Depois dele, talvez fosse melhor os cientistas passarem a usar o termo, bem mais razoável, "vida até onde a conhecemos."

Vida no espaço

O espaço sempre foi considerado um ambiente absolutamente hostil para os seres vivos. Para os seres humanos certamente o é.

No entanto, os pequenos organismos da experiência Expose-E, colocados na parte externa do laboratório europeu Columbus, na Estação Espacial Internacional, sobreviveram à radiação solar ultravioleta, aos raios cósmicos, ao vácuo e às variações extremas de temperatura durante 18 meses. Um certo tipo de liquen pareceu mesmo estar especialmente feliz no espaço exterior!

Na Terra, pode-se encontrar organismos vivos praticamente em qualquer lugar, desde as profundezas dos oceanos até o cume das montanhas mais altas, dos desertos extremamente secos às geleiras mais frias, das confortáveis zonas temperadas até o ambiente sem oxigênio e altamente corrosivo dos vulcões submarinos. Literalmente, há vida em toda parte - veja Bactérias vivem sem oxigênio e sem luz do Sol.

Análises recentes em amostras de meteoritos marcianos apontam indícios cada vez mais convincentes de que também terá existido vida no nosso planeta vizinho - veja Meteorito revela um dos segredos da vida. Mas Marte tem sua atmosfera, e gostamos de pensar que a vida - "até onde a conhecemos", pelo menos - só gosta de viver em planetas.

Mas o novo experimento da ESA demonstra que pode haver formas de vida que sobrevivam até mesmo às condições extremas do espaço, por mais inóspitas que elas sejam para um ser humano.

O experimento Expose-E foi instalado no lado de fora do laboratório Columbus, da Estação Espacial Internacional. [Imagem: ESA/NASA]

Astrobiologia

Verificar como é que os organismos terrestres se comportam, e se sobrevivem, às condições do espaço, sempre entusiasmou os cientistas - os animais precederam o homem no espaço, e continuam sendo enviados para lá para novas pesquisas.

O interesse é tamanho que hoje esses esforços têm seu próprio campo de pesquisa, chamado astrobiologia.

"O objetivo é compreender melhor a origem, a evolução e as adaptações da vida e poder acrescentar uma base experimental às recomendações para a proteção planetária", explica René Demets, biólogo da ESA.

A experiência mais recente estava a bordo do Expose-E, levado para a Estação Espacial Internacional (ISS), em Fevereiro de 2008, a bordo do ônibus espacial Atlantis, e trazido de volta pelo Discovery, em Setembro de 2009.

No total, o experimento expôs às condições do espaço 664 amostras biológicas e bioquímicas, durante 18 meses contínuos.

Simulando a atmosfera de Marte

O Expose-E é uma caixa do tamanho de uma mala de viagem, dividida em dois níveis com três tabuleiros de experiências, cada um com quatro espaços quadrados. Dez dessas caixas carregavam diferentes amostras biológicas e bioquímicas, separadas em pequenos compartimentos.

Dois dos três tabuleiros foram expostos diretamente ao vácuo do espaço, enquanto o terceiro continha um gás no seu interior que simulava a fina atmosfera marciana, composta basicamente por dióxido de carbono.

A janela que protegia estas "amostras marcianas" também estava equipada com um filtro óptico que imitava o espectro da radiação do Sol na superfície de Marte.

A experiência estava dividida em dois níveis com amostras similares, de forma que o nível superior esteve exposto à luz solar e o inferior permaneceu à sombra.

Um outro conjunto de experiências, quase idêntico, o Expose-R, ficou dentro da ISS, instalado no segmento russo da Estação, para funcionar como referência.

O liquen Xanthoria elegans pouco se importou com as condições inóspitas do espaço, sobrevivendo durante 18 meses. [Imagem: Wikipedia]

Liquens espaciais

As amostras no interior do Expose-E foram selecionadas por oito equipes científicas internacionais, num projeto coordenado pela Agência Espacial Alemã, a DLR.

Agora, as equipes de cientistas que prepararam as amostras começaram a publicar alguns resultados preliminares dos experimentos.

"Estes liquens de Xanthoria elegans voaram a bordo de Expose-E e são os melhores sobreviventes que conhecemos", explica Demets. Os liquens são organismos macroscópicos formados pela simbiose entre um fungo e um organismo fotossintético, em geral uma alga ou uma cianobactéria.

"Os liquens costumam ser encontrados nos lugares mais extremos da Terra. Quando são colocados num ambiente que não lhes agrada, passam para um estado latente e esperam que as condições melhorem. Devolvidos a um ambiente próprio e com um pouco de água, retornam à vida anterior," explica Demets.

Animais que sobrevivem no espaço

O fator crítico para a "vida como a conhecemos" no espaço é a água: ela vaporiza-se quase instantaneamente no vazio espacial.

Os tardígrados, ou ursos d'água, podem sobreviver sem água por 10 anos e suportar temperaturas entre -272 e +150 graus Celsius. [Imagem: Willow Gabriel/Bob Goldstein]

Só os organismos anidrobióticos, que são secos e capazes de aguentar longos períodos em condições de secura extrema, conseguem sobreviver ao espaço.

Além dos liquens, alguns outros animais e plantas também suportaram o vazio espacial: os ursos d'água ou Tardígrados, as artêmias e as larvas do díptero africano Polypedilum vanderplank são os únicos animais conhecidos capazes de sobreviver ao vazio espacial.

Algumas sementes de plantas também são suficientemente secas para sobreviver a estas condições extremas.

Mutações espaciais

Outros riscos envolvidos na exposição ao espaço são os ciclos de temperaturas extremas e a radiação.

"A radiação é um grande perigo para a vida no espaço", comenta Demets. "Os raios cósmicos são muito energéticos e ionizantes. No entanto, o mais prejudicial é a radiação ultravioleta que recebemos do Sol. Aqui na Terra, a radiação UV-C é usada em aplicações em que é necessário matar bactérias, como a esterilização de instrumentos cirúrgicos."

A longo prazo, os efeitos das partículas de alta energia, dos raios X e da radiação gama são mais importantes, já que destroem o DNA e provocam mutações genéticas.

René Demets, que também participou de um experimento anterior de menor duração, o Biopan, que confirmou a capacidade dos ursos d'água sobreviverem ao espaço. [Imagem: ESA/René Demets]

Panspermia

O fato de os organismos vivos sobreviverem às condições hostis do espaço parece apoiar a teoria da panspermia, que defende que formas de vida disseminam-se de um planeta para outro, ou até mesmo entre sistemas solares.

"As pontas soltas desta teoria estão agora na chegada ao planeta, porque nenhuma forma de vida pode sobreviver a uma reentrada numa atmosfera", explica Demets.

Será mesmo? Antes deste experimento não seria fácil encontrar cientistas que defendessem a sobrevivência desses seres que participaram do Expose-E.

"No entanto, é possível que as condições sejam mais favoráveis no interior de um meteorito. Por este motivo, estamos considerando a possibilidade de realizar uma experiência astrobiológica durante o regresso à Terra," conclui Demets.

Fonte: Inovação Tecnológica

Cientistas geram em laboratório temperatura de 4 trilhões ºC

Cientistas americanos conseguiram criar em laboratório a temperatura mais alta da história: 4 trilhões de graus Celsius. O objetivo do experimento foi alcançar o maior calor existente suficiente para desintegrar a matéria e se aproximar do que teria existido milionésimos de segundos depois do nascimento do universo.

"Essa temperatura é alta o suficiente para derreter prótons e nêutrons", disse Steven Vigdor, do Brookhaven, durante encontro da Sociedade Americana de Física, em Washington, nesta segunda–feira (15).

Para simular as condições da origem do Universo, os cientistas utilizaram um acelerador de partículas com 3,8 quilômetros de comprimento para colidir íons de ouro bilhões de vezes. O aparelho gigante está a 4 metros abaixo do nível do chão no Laboratório Nacional de Brookhaven, no Departamento de Energia dos Estados Unidos, em Nova York.

O Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC) foi projetado para criar matéria nas temperaturas encontradas inicialmente no universo antigo, calculadas em 4 trilhões de graus Celsius. Para uma comparação, o centro do nosso Sol mantém temperaturas em 50 milhões de graus.

Os físicos chocaram íons produzindo explosões ultra-quentes, que duraram apenas milésimos de segundos. O experimento promete ajudar os estudiosos a entender diversas questões que envolvem a origem do nosso universo.

Foto: Acelerador de partículas de 3,8 quilômetros de comprimento localizado no Laboratório Nacional de Brookhaven, em Nova York (EUA). Os cientistas chegaram a uma temperatura de 4 trilhões de graus Celsius para simular condições do nascimento do Universo. Crédito: Brookhaven National Laboratory

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Fonte: Apolo11 - http://www.apolo11.com/spacenews.php?posic=dat_20100216-115852.inc

Immune Attack joga estudantes no mundo molecular

A missão no Immune Attack é salvar um paciente que sofre de uma infecção bacteriana. [Imagem: FAS]

Cada um na sua

A galera teen parece ter uma intuição natural quando o assunto é música, esportes e produtos eletrônicos. Mas a maioria da turma não demonstra qualquer inclinação natural quando se trata de ter um entendimento básico de biologia celular.

Pensando nisso, a Federação de Cientistas Americanos usou toda a sua psicologia, e um bocado de tecnologia de jogos e imagens 3D, para criar o jogo Immune Attack (Ataque Imunológico, numa tradução livre).

O objetivo é tornar mais divertido para os jovens o mergulho no mundo microscópico das proteínas e células do sistema imunológico humano.

Ataque Imunológico

O Immune Attack é um jogo em três dimensões que funciona como uma sala sem aula onde se pode obter brincando um entendimento básico da biologia celular e da física e química moleculares.

Além de exercer um pouco de altruísmo. A missão no Immune Attack é salvar um paciente que sofre de uma infecção bacteriana.

No ambiente de jogo, as proteínas, células e moléculas se comportam exatamente como na natureza, o mesmo ocorrendo com ações como a captura dos glóbulos brancos pelas proteínas nas paredes dos vasos sanguíneos.

Perspicácia de cientista

Estudos iniciais demonstraram que os estudantes que jogaram o Immune Attack tiveram ganhos significativos de confiança no estudo real da biologia usando os materiais tradicionais da escola, além de terem ganhos em seus conhecimentos de biologia celular e química.

"Nossos resultados mais entusiasmadores demonstram que os jogadores de Immune Attack parecem mais confiantes nas suas capacidades para compreender um diagrama sobre os glóbulos brancas do sangue do que os alunos que não jogaram," comemora Melanie Ann Stegman, uma das responsáveis pelo projeto que desenvolveu o jogo.

"A quantidade de detalhes sobre proteínas, sinalizações químicas e regulação de genes que estes jovens de 15 anos de idade foram devorando foi incrível. Suas perguntas eram perspicazes. Eu senti como se estivesse tendo uma discussão com colegas cientistas," disse Stegman.

A aventura, e o aprendizado em biologia, podem começar a qualquer momento, no endereço http://fas.org/immuneattack/.

Fonte: Inovação Tecnológica

Nanossensores detectam sinais de câncer no sangue pela primeira vez

"Nós trouxemos o poder da microeletrônica moderna para a detecção do câncer," diz o cientista. [Imagem: Mark Reed Lab]

Pesquisadores da Universidade de Yale, nos Estados Unidos, construíram nanossensores capazes de detectar biomarcadores de câncer em uma amostra real de sangue, um feito que poderá simplificar dramaticamente o diagnóstico de tumores e de outras doenças.

O feito foi possível graças à união dos sensores construídos pela nanotecnologia com os biochips, pequenos laboratórios de análises clínicas que cabem na palma da mão, construídos com a mesma tecnologia usada na fabricação dos processadores de computador.

Sensores de nanofios

A equipe liderada pelos doutores Mark Reed e Tarek Fahmy usou sensores construídos com nanofios - fios milhares de vezes mais finos do que um fio de cabelo humano - para detectar e medir as concentrações de dois biomarcadores específicos: um para o câncer de próstata e outro para o câncer de mama.

"Os nanossensores vêm sendo desenvolvidos ao longo dos últimos 10 anos, mas até agora eles só funcionavam em condições controladas de laboratório", disse Reed. "Esta é a primeira vez que alguém consegue usá-los para analisar uma amostra de sangue pura, uma complexa solução de proteínas e íons e outros compostos que afetam a detecção."

Um filtro captura os biomarcadores que estão sendo procurados, retirando-os do sangue e direcionando-os para o interior de um biochip, onde são instalados os nanossensores. [Imagem: Stern et al./Nature]Nanossensores na prática

Um filtro captura os biomarcadores que estão sendo procurados, retirando-os do sangue e direcionando-os para o interior de um biochip, onde são instalados os nanossensores. [Imagem: Stern et al./Nature]Para superar o desafio de trazer os nanossensores para a prática, os pesquisadores desenvolveram um novo dispositivo que funciona como um filtro que captura os biomarcadores que estão sendo procurados, retirando-os do sangue e direcionando-os para o interior de um biochip, onde são instalados os nanossensores.

O acúmulo dos antígenos específicos para o câncer de próstata e para o câncer de mama no interior do biochip permite sua detecção pelos sensores de nanofios em concentrações extremamente baixas - da ordem de picogramas por mililitro - com 10% de precisão.

Isto é o mesmo que detectar a concentração de um único grão de sal dissolvido em uma piscina olímpica.

De dias para minutos

Hoje, os métodos de detecção só são capazes de indicar se um determinado biomarcador está presente ou não no sangue quando ele atinge concentrações suficientemente elevadas para que o equipamento de detecção faça estimativas confiáveis da sua presença. "Este novo método é muito mais preciso e é muito menos dependente da interpretação do operador do equipamento," diz Fahmy.

Além de depender de interpretações de certa forma subjetivas, os testes atuais também são muito trabalhosos. Eles exigem a coleta de uma amostra de sangue, que é enviada para um laboratório onde uma centrífuga separa os diferentes componentes do sangue, isolando o plasma. Finalmente, o plasma sanguíneo é submetido a uma análise química com várias horas de duração. Todo o processo pode levar vários dias.

Em comparação, o novo dispositivo é capaz de ler as concentrações de um biomarcador em poucos minutos. "Os médicos poderiam ter esses pequenos aparelhos portáteis em seus consultórios e obter leituras quase instantâneas", diz Fahmy. "Eles também poderiam levá-los consigo e examinarem os pacientes a domicílio."

Poder da microeletrônica

Os novos nanossensores também poderão ser utilizados para testar uma ampla gama de biomarcadores ao mesmo tempo - indicadores de condições tão diversas quanto o câncer de ovário e as doenças cardiovasculares.

"Nós trouxemos o poder da microeletrônica moderna para a detecção do câncer," conclui o Dr. Reed, que acrescenta que não vê empecilhos para que a nova tecnologia chegue rapidamente ao uso clínico.

Bibliografia:

Label-free biomarker detection from whole blood

Eric Stern, Aleksandar Vacic, Nitin K. Rajan, Jason M. Criscione, Jason Park, Bojan R. Ilic, David J. Mooney, Mark A. Reed, Tarek M. Fahmy

Nature Nanotechnology

Vol.: Published online

DOI: 10.1038/nnano.2009.353
Fonte: Inovação Tecnológica

Trenzinho é utilizado por físicos para medir nêutrons

Unir o útil ao agradável! Físicos e engenheiros do Princeton Plasma Physics Laboratory (EUA) realizaram este mês, uma experiência para medir nêutrons utilizando um trenzinho de brinquedo de natal.

Os cientistas construíram um trilho dentro de um reator de fusão e ligaram o trem em miniatura por três dias. No motor modificado do trenzinho foi colocado um pouco de califórnio-252, um elemento radioativo que emite nêutrons enquanto se desintegra.

O objetivo era testar novas abordagens para a fusão, na qual átomos de hidrogênio são fundidos em temperaturas extremamente altas para produzir energia, semelhante ao que o Sol faz. A fusão gera um número enorme de nêutrons.

"Precisávamos sofisticar a técnica de calibração para garantir que estejamos medindo os nêutrons da forma mais exata possível", afirmou Masa Ono, diretor do projeto.

Uma fonte estacionária de nêutrons foi usada anteriormente para calibração, mas a tentativa não foi eficiente. Já a presença do califórnio-252 no motor do trem em movimento aumentou muito a precisão da captura dos nêutrons.

Satisfeitos com os resultados, os idealizadores do projeto já confirmaram que novas experiências com o reator devem recomeçar em março.

Foto: Cientista brinca com trenzinho que emite nêutrons na Universidade de Princenton. Crédito: Princeton Plasma Physics Laboratory.

Fonte: Apolo11 - http://www.apolo11.com/cietec.php?posic=dat_20091231-110222.inc