| Quase
como no filme "Viagem Fantástica"
Software
desenvolvido em tese de doutorado antecipa
medicina do futuro baseada em nanotecnologias
Leia
a entrevista de Adriano Cavalcanti, criador
do software
que simula a navegação de
nanorrobôs no interior do corpo
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Software desenvolvido
em tese de doutorado antecipa
medicina do futuro baseada em nanotecnologias
Rachel
Bueno
Robôs que medem um
micrômetro de comprimento trafegam
pela corrente sanguínea desviando-se
dos glóbulos vermelhos — obstáculos
seis vezes maiores do que as minúsculas
máquinas. Dotados de sensores e barbatanas
que facilitam a navegação,
eles se movem pelo líquido viscoso
impulsionados por suas hélices. Seguem
rumo a uma célula cancerosa do fígado,
na qual depositarão a carga de material
radioativo que levam consigo. Por dentro
do paciente do leito ao lado, os nanorrobôs
realizam uma tarefa diferente, não
menos importante: usam suas garras diminutas
para remover um coágulo que obstrui
uma artéria do coração.
Em seu estágio atual
a nanotecnologia não oferece os meios
necessários à construção
de estruturas tão pequenas, complexas
e precisas como as descritas acima, nem
garante que, se existissem, poderiam realizar
tais tarefas. Os cientistas, contudo, já
criam ferramentas que se encaixam nessa
especulação sobre o futuro.
Um trabalho nesse sentido é o software
Nanorobot Control Design (NCD), desenvolvido
por Adriano Cavalcanti, aluno de doutorado
da Faculdade de Engenharia Elétrica
e Computação (Feec) da Unicamp.
O NCD cria um ambiente virtual, em três
dimensões, com condições
semelhantes às do corpo humano. Figuras
representando os nanorrobôs, telecontroladas,
movimentam-se por esse ambiente e executam
tarefas como em uma situação
clínica real. A performance dos modelos
computadorizados fornece informações
valiosas para os grupos empenhados em projetar
e fabricar nanorrobôs, além
de prever como eles se comportarão
quando forem construídos e aplicados
à medicina.
De acordo com Cavalcanti,
haverá dois tipos de nanorrobôs:
os que farão intervenções
cirúrgicas e os que monitorarão
as funções vitais do corpo
humano. Com o NCD é possível
representar ambas as ações.
Um dos diversos estudos conduzidos pelo
doutorando (os estudos estão listados
no site www.nanorobotdesign.com)
simulou o monitoramento dos níveis
nutricionais em pessoas com problemas críticos
de anorexia. Há trabalhos em andamento
nos quais os nanorrobôs virtuais extraem
células-tronco da medula óssea
e as empregam no tratamento de doenças
como a diabete e o mal de Alzheimer. "A
utilização de células-tronco
e nanorrobôs resultará em um
impacto expressivo quanto à expectativa
de melhoria na qualidade e duração
da vida do ser humano", acredita Cavalcanti.
Os ensaios de situações
clínicas e o aprimoramento do software
contam com a colaboração de
pesquisadores de outros países, que
fornecem desde algoritmos matemáticos
até informações sobre
as propriedades do sangue. Para exemplificar,
há colaboradores na Universidade
de Stanford e no HP Labs (laboratório
de pesquisa da Hewlett-Packard), ambos nos
Estados Unidos, e na Universidade de Tel
Aviv, em Israel. Depois de participar de
um congresso na cidade norte-americana de
Salt Lake City, no final de setembro, Cavalcanti
firmou mais uma parceria — dessa vez,
com um especialista na construção
de nanomotores da Universidade de Utah.
O criador do NCD crê
que os primeiros nanorrobôs poderão
ficar prontos em cinco anos. Já para
os mais sofisticados, revestidos com materiais
à base de estruturas de diamantes
mecanicamente manipuladas, imagina um prazo
de uma década. Segundo ele, essas
estruturas estão em desenvolvimento
e são extremamente resistentes. Essa
característica permite que o material
seja manipulado e moldado para a confecção
e montagem de peças específicas,
com dimensões mínimas, sem
se desmanchar.
Luiz Carlos Kretly, professor
do Departamento de Microonda e Óptica
(DMO) da Feec e orientador do doutorado
de Cavalcanti, explica que os nanorrobôs
serão injetados em grandes quantidades
no organismo porque nem todos terão
sucesso em sua tarefa. Um dos perigos que
correm é o de sofrerem fagocitose
(as células englobam corpos estranhos
sólidos, os destroem e eliminam os
resíduos). Para que isso não
aconteça, os nanorrobôs devem
ser feitos de materiais biocompatíveis
— ou seja, aqueles que o organismo
não rejeita e nem considera um corpo
estranho. Outra coisa importante é
o sistema de controle, para evitar a colisão
com outros robôs ou com glóbulos
vermelhos, por exemplo. Na opinião
do professor, é possível que
cada nanorrobô carregue um chip
autônomo capaz de resolver problemas
individuais, mas as principais orientações
deverão vir de fora, através
de um software. "Uma nave tem
computadores, mas Houston também
controla", diz ele, referindo-se ao
centro de comando das missões espaciais
tripuladas da Nasa.
Em outra comparação,
destacando a importância de um trabalho
científico de simulação
como o NCD, Kretly diz que embora uma missão
tripulada a Marte ainda não tenha
ocorrido, "existe muita pesquisa simulando
a viagem por computador, calculando a estrutura
da nave, o tipo e a quantidade de combustível,
as reações dos tripulantes
etc". E acrescenta: "A pesquisa
em simulação, de um evento
que ainda não ocorreu, antevê
problemas e permite otimizar o projeto,
como é o caso dos nanorrobôs."
Adriano Cavalcanti começou
a pesquisa para desenvolver o NCD na universidade
alemã TU Darmstadt, onde passou quatro
anos com uma bolsa de estudos, motivado
pela "inexistência de ferramentas
para análise, prototipagem, construção
e controle de nanorrobôs". De
volta ao Brasil, entrou este ano no doutorado
na Unicamp. Deverá defender sua tese,
baseada no software, daqui um ano
e meio. Até agora foram três
anos de dedicação integral
ao simulador. As perspectivas, segundo ele,
são excelentes: "Temos recebido
inúmeras propostas e convites de
parcerias, tanto para a comercialização
da atual versão do sistema como para
o desenvolvimento de novos projetos."
Cavalcanti ainda está modernizando
o NCD e pretende criar várias versões
dele, para públicos diferenciados.
O programa já despertou o interesse
das empresas que contribuíram para
o seu desenvolvimento, como a HP.
Com os objetivos de congregar
pesquisadores da área e viabilizar
projetos e cooperações com
centros nacionais e internacionais, Cavalcanti
fundou o Center for Automation in Nanobiotech
(CAN), ou Centro para Automação
em Nanobiotecnologia. O capital para a abertura
do centro, registrado no endereço
residencial do pesquisador, veio de "contribuições
de diversos simpatizantes". "O
CAN na realidade tem como seu maior patrimônio
o know-how dos participantes, que
vêm se empenhando para o rápido
desenvolvimento de nanorrobôs aplicados
à medicina", afirma. Os participantes
são pesquisadores de institutos,
universidades e empresas espalhados pelo
mundo. Coordenados por Cavalcanti, eles
trabalham em projetos que envolvem o desenvolvimento
de sistemas de controle, simulações
de aplicações biomédicas
e construção de protótipos
físicos de nanorrobôs. (Leia
o que mais Adriano disse sobre o CAN)
Além do CAN, a Universidade
Politécnica de Montreal, no Canadá;
a Universidade Carnegie Mellon e o Massachusetts
Institute of Technology (MIT), nos Estados
Unidos; a Universidade de Lausanne, na Suíça;
a Unicamp e outras instituições
estão engajadas na fabricação
de nanorrobôs. "Vale lembrar
que boa parte desses centros tem utilizado
o trabalho que estamos desenvolvendo como
ponto de referência na área
de sistemas de controle para nanorrobôs",
salienta Cavalcanti. O grupo da Unicamp
é o coordenado por Kretly. Dois alunos
seus de doutorado em microeletrônica
estão desenvolvendo micromanipuladores.
O professor diz ter conhecimento e tecnologia
suficientes para construir uma garra de
proporções nanométricas,
semelhante a uma que já foi feita
na Suécia. Também está
em seus planos propor uma parceria ao Laboratório
Nacional de Luz Síncrotron (LNLS),
em Campinas (SP). Através do equipamento
de ressonância magnética nuclear,
do tipo existente no LNLS, é possível
estudar a estrutura da enzima adenosina
trifosfatase ou ATP sintase. A organização
dessa enzima, que sintetiza a adenosina
trifosfato (ATP), responsável pela
liberação de energia em processos
biológicos, produz um movimento de
rotação. Se acoplada a uma
hélice artificial, a enzima pode
operar como um nanomotor para a propulsão
de nanorrobôs.
Leia
a entrevista de Adriano Cavalcanti, criador
do software
que
simula a navegação de nanorrobôs
no interior do corpo
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