Um close-up molecular

18 de fevereiro de 2023 (Notícias do Nanowerk) Imagine fazer uma ressonância magnética do seu joelho. Essa varredura mede a densidade das moléculas de água presentes em seu joelho, com uma resolução de cerca de um milímetro cúbico – o que é ótimo para determinar se, por exemplo, um menisco no joelho está rompido. Mas e se você precisar investigar os dados estruturais de uma única molécula com cinco nanômetros cúbicos, ou cerca de dez trilhões de vezes menor do que a melhor resolução que os scanners de ressonância magnética atuais são capazes de produzir? Esse é o objetivo do Dr. Amit Finkler, do Departamento de Física Química e Biológica do Instituto Weizmann de Ciências. Em um estudo recente (Revisão Física Aplicada, “Mapeando Spins de Elétrons Simples com Tomografia Magnética”), Finkler, o estudante de doutorado Dan Yudilevich e seus colaboradores da Universidade de Stuttgart, na Alemanha, conseguiram dar um passo gigantesco nessa direção, demonstrando um novo método para a geração de imagens de elétrons individuais. O método, agora em seus estágios iniciais, pode um dia ser aplicável à imagem de vários tipos de moléculas, o que pode revolucionar o desenvolvimento de produtos farmacêuticos e a caracterização de materiais quânticos. A configuração experimental: Uma membrana de diamante de 30 mícrons de espessura com um sensor, em média, no topo de cada coluna, ampliada 2,640 vezes (superior) e 32,650 vezes (inferior) As técnicas atuais de ressonância magnética (MRI) foram instrumental no diagnóstico de uma vasta gama de doenças por décadas, mas enquanto a tecnologia tem sido inovadora para inúmeras vidas, existem alguns problemas subjacentes que ainda precisam ser resolvidos. Por exemplo, a eficiência de leitura da ressonância magnética é muito baixa, exigindo um tamanho de amostra de centenas de bilhões de moléculas de água – se não mais – para funcionar. O efeito colateral dessa ineficiência é que a saída é calculada em média. Para a maioria dos procedimentos de diagnóstico, a média é ideal, mas quando você calcula a média de tantos componentes diferentes, alguns detalhes são perdidos – possivelmente ocultando processos importantes que estão acontecendo em uma escala menor. Se isso é um problema ou não, depende da pergunta que você está fazendo: por exemplo, há muitas informações que podem ser detectadas em uma fotografia de uma multidão em um estádio de futebol lotado, mas uma foto provavelmente não seria a melhor ferramenta para usar se quisermos saber mais sobre a verruga na bochecha da pessoa sentada no terceiro assento da décima quarta fila. Se quiséssemos reunir mais dados sobre a toupeira, aproximar-nos provavelmente seria o caminho a percorrer. Finkler e seus colaboradores estão essencialmente sugerindo um close-up molecular. O emprego de tal ferramenta pode conceder aos pesquisadores a capacidade de inspecionar de perto a estrutura de moléculas importantes e talvez abrir caminho para novas descobertas. Além disso, há alguns casos em que uma pequena “tela” seria essencial para o próprio trabalho – como nas fases preliminares do desenvolvimento farmacêutico. Então, como alguém pode obter um equivalente de ressonância magnética mais preciso que possa funcionar em pequenas amostras – até a molécula individual? Finkler, Yudilevich e os Drs. de Stuttgart. Rainer Stöhr e Andrej Denisenko desenvolveram um método que pode identificar a localização precisa de um elétron. É baseado em um campo magnético rotativo que está nas proximidades de um centro de vacância de nitrogênio – um defeito do tamanho de um átomo em um diamante sintético especial, que é usado como um sensor quântico. Devido ao seu tamanho atômico, este sensor é particularmente sensível a mudanças próximas; devido à sua natureza quântica, pode diferenciar se um único elétron está presente ou mais, tornando-o especialmente adequado para medir a localização de um elétron individual com incrível precisão. “Este novo método”, diz Finkler, “poderia ser aproveitado para fornecer um ponto de vista complementar aos métodos existentes, em um esforço para entender melhor a sagrada trindade molecular de estrutura, função e dinâmica”. Para Finkler e seus colegas, esta pesquisa é um passo fundamental no caminho para a nanoimagem precisa, e eles vislumbram um futuro em que seremos capazes de usar esta técnica para obter imagens de uma classe diversificada de moléculas, que, esperançosamente, estarão prontas para o close deles.

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• Fonte: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62405.php