Reações químicas controladas

Pesquisadores norte-americanos criaram uma nova ferramenta que permite o encapsulamento de moléculas individuais em gotículas de água e a realização de reações químicas entre elas de forma controlada.

A água flui através de um microcanal de 35 micrômetros de largura, entrando em um estreitamento que a quebra em gotículas. Variando a largura do canal é possível controlar o diâmetro das gotículas.[Imagem: C. López-Mariscal/K. Helmerson/NIST]

A nova ferramenta permitirá a criação de microrreatores químicos compactos e integrados para a realização de experimentos e para a obtenção de informações sobre moléculas individuais e sobre a estrutura e o funcionamento de importantes materiais orgânicos, como proteínas, enzimas e DNA.

Attolitros

Os cientistas do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia dos Estados Unidos utilizaram a microfluídica - uma técnica para a manipulação de fluidos em escala microscópica - para criar gotículas minúsculas de água que carregam as moléculas individuais a serem estudadas.

Cada uma das gotículas, que são produzidas com grande uniformidade, tem um volume de um attolitro - metade de um bilionésimo de bilionésimo de litro, ou 10^-18 litros. A molécula a ser estudada é inserida no interior de cada gota.

Utilizando feixes de raios laser de um aparato conhecido como pinças ópticas, o dispositivo move duas ou mais gotículas, cada uma contendo sua própria molécula. Ao aproximar as gotículas, elas se fundem, colocando as duas moléculas em contato e permitindo que os pesquisadores observem a reação química por meio do microscópio.

Microrreator

Nos primeiros testes do novo microrreator, os pesquisadores estão misturando moléculas fluorescentes que emitem diferentes cores, a fim de verificarem a precisão do dispositivo em colocar em contato as moléculas corretas. No futuro eles planejam fazer reações químicas mais interessantes, como as que ocorrem entre uma bactéria e um anticorpo, ou entre um cromossomo e um medicamento.

Os pesquisadores podem ajustar sua pinça óptica no padrão desejado, permitindo a manipulação não apenas de gotas individuais, mas também de conjuntos delas, abrindo novas possibilidades para estudos no campo da espectroscopia de moléculas individuais.

Cápsula de água

Para criar as gotículas, a água é forçada por um estreito canal onde a pressão, juntamente com a presença de um detergente, quebra sua tensão superficial. As gotículas resultantes entram pelos microcanais encontrando-se com as moléculas a serem estudadas. Como estas moléculas são colocadas na concentração adequada, cada gotícula captura apenas uma delas em 99% das vezes.

No interior de cada gotícula, a molécula fica flutuando livremente juntamente com as moléculas de água, que funcionam como uma cápsula que a mantém isolada até que a gota funda-se com outra, permitindo a reação química.