Vírus vira operário da nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica

Imagem por microscópio eletrônico do trabalho de um grupo de vírus (esquerda) e uma ilustração gráfica da mesma formação (direita). [Imagem: Haberer Lab/UC Riverside]

Vírus fabricante de nanopartículas

Um vírus pode ser o operário ideal da nanotecnologia. E não é um operário qualquer - está mais para um vírus ourives, um artesão que fabrica fios e gotas de ouro.

As nanopartículas de ouro estão entre os materiais mais utilizados pela nanotecnologia e pela biotecnologia devido às suas propriedades elétricas, fotônicas, catalíticas etc, sem contar sua resistência à corrosão e sua biocompatibilidade.

E não se preocupe com o preço: a quantidade de ouro nas nanopartículas é tão pequena que o processo produtivo é muito mais caro do que o material utilizado.

O problema é que não é fácil fabricar nanopartículas de forma consistente - sempre com o mesmo diâmetro ou com formatos precisos, por exemplo.

Por isso, Tam Triet Ngo-Duc, da Universidade da Califórnia em Riverside, resolveu encontrar um operário que pudesse manipulá-las em igualdade de dimensões - um vírus.

Vírus operário

O "treinamento" do nano-operário consistiu em modificações genéticas que tornaram o vírus bacteriófago M13 interessado em capturar átomos de ouro e organizá-los em esferoides, cada um deles medindo poucos nanômetros de diâmetro.

Os resultados foram tão bons - a qualidade e a consistência das nanopartículas de ouro produzidas - que a equipe já fala em usar o mecanismo para fabricar componentes eletrônicos.

"A natureza vem montando nanoestruturas complexas e altamente organizadas há milênios, com precisão e especificidade muito superiores às abordagens tecnológicas mais avançadas. Ao entender e tirar proveito desses recursos, essa extraordinária precisão em nanoescala pode ser usada para adaptar e construir materiais altamente avançados com desempenho anteriormente inatingível," disse a professora Elaine Haberer, coordenadora da equipe.

Braços dos vírus

Os "braços" desses vírus artesãos são seus receptores, moléculas em sua superfície que apresentam afinidade com outras moléculas, permitindo que o vírus ligue-se a um hospedeiro grudando em moléculas compatíveis em suas células - nesse caso às bactérias que ele caça.

Modificando geneticamente os receptores para torná-los afeitos aos íons de metais usados na eletrônica, a equipe define quais íons eles desejam que "grudem" no vírus, que acabam por envolvê-lo e criar um objeto do mesmo tamanho e forma que o vírus.

A vantagem do bacteriófago M13 é que, no processo de infecção, ele se transforma em um esferoide quando em contato com água e clorofórmio, permitindo criar estruturas com formato muito preciso - outros vírus são mais "maleáveis" e não muito afeitos a assumir formatos específicos.

"A novidade do nosso trabalho está na otimização e demonstração de um molde viral que supera as restrições geométricas associadas à maioria dos outros vírus," disse Haberer. "Usamos um processo de conversão simples para fazer o vírus M13 sintetizar nanocélulas esféricas inorgânicas com dezenas de nanômetros de diâmetro, além de nanofios com quase 1 micrômetro de comprimento".

A técnica deverá ser usada para produzir nanoestruturas usadas em eletrodos de bateria, supercapacitores, sensores, ferramentas biomédicas, materiais fotocatalíticos e fotovoltaicos.

Bibliografia:

M13 bacteriophage spheroids as scaffolds for directed synthesis of spiky gold nanostructures
Tam-Triet Ngo-Duc, Joshua M. Plank, Gongde Chen, Reed E. S. Harrison, Dimitrios Morikis, Haizhou Liu, Elaine D. Haberer
Nanoscale
Vol.: 10, 13055-13063
DOI: 10.1039/C8NR03229G