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Os cientistas sonham em usar moléculas minúsculas como blocos de construção para construir coisas, semelhante à forma como construímos coisas com peças mecânicas. No entanto, as moléculas são incrivelmente pequenas – cerca de um centésimo milionésimo do tamanho de uma bola de softball – e se movem aleatoriamente em líquidos, tornando muito difícil manipulá-las em uma única forma. Para superar esse desafio, “dispositivos nanofluídicos” que podem transportar moléculas em canais extremamente estreitos, semelhantes em tamanho a um milionésimo de um canudo, estão chamando a atenção como uma forma de manipular diretamente moléculas individuais em soluções.
Uma equipe de pesquisa conjunta liderada pelo professor associado Yan Xu, da Escola de Engenharia da Universidade Metropolitana de Osaka, conseguiu regular o fluxo de moléculas individuais em solução abrindo e fechando uma nanoválvula em um dispositivo nanofluídico aplicando pressão externa.
A equipe de pesquisa fabricou um dispositivo nanofluídico com uma folha de vidro fina e flexível na parte superior e uma placa de vidro rígido com pequenas estruturas que formam nanocanais e sedes de nanoválvulas na parte inferior. Aplicando pressão externa à folha de vidro flexível para abrir e fechar a válvula, eles conseguiram manipular e controlar diretamente o fluxo de moléculas individuais em solução. Eles também descobriram que, quando capturavam moléculas fluorescentes individuais no nanoespaço dentro da válvula, a fluorescência das moléculas individuais tornava-se mais brilhante. Isso aconteceu porque o pequeno espaço tornou mais difícil para as moléculas individuais se moverem aleatoriamente. O professor Xu disse que “este efeito da amplificação do sinal de fluorescência pode ajudar na detecção de quantidades muito pequenas de patógenos para o diagnóstico precoce de doenças como câncer e mal de Parkinson, sem a necessidade de equipamentos caros”.
As descobertas deste estudo podem ser um passo significativo para a montagem livre de materiais usando moléculas individuais como blocos de construção em solução. Esta tecnologia tem potencial para ser útil em vários campos, como o desenvolvimento de medicamentos personalizados para doenças raras e a criação de melhores visores e baterias. Suas aplicações são ilimitadas.
“Temos enfrentado vários desafios propondo e promovendo o conceito de ‘Single-Molecule Regulated Chemistry (SMRC)’, onde as moléculas são tratadas como blocos de construção e todos os processos envolvidos em reações químicas e bioquímicas em solução são realizados em uma única molécula A válvula de molécula única marca o primeiro passo em direção à meta, que pode um dia revolucionar a química, a biologia e a ciência dos materiais, bem como transformar várias indústrias”, disse o professor Xu.
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