Vesículas de lipídios transmitem sinais luminosos ou elétricos

Conduzido no âmbito da ciência básica, estudo poderá ter aplicação futura em áreas como a da computação. Trabalho foi publicado no Royal Society Open Science

José Tadeu Arantes | Agência FAPESP – Lipossomas são pequenas vesículas esféricas com paredes constituídas por duas camadas de lipídios e que delimitam um conteúdo interno aquoso. São estruturas que têm sido exploradas como carreadores de fármacos ou de princípios ativos de cosméticos. Porém, o encapsulamento de nanopartículas magnéticas em lipossomas oferece também outra possibilidade: a de se usar essas vesículas como suportes para a transferência de sinais.

Um artigo que acaba de ser publicado por uma equipe de pesquisadores brasileiros no Royal Society Open Science considerou essa possibilidade.

“Nossa pesquisa foi realizada no âmbito da ciência fundamental, mas tem potencial de aplicação, por exemplo, na transmissão de sinais em computação. Construímos um modelo com dois tipos de lipossomas: um de tamanho nanométrico, com dimensões da ordem de 100 nanômetros, e outro ‘gigante’, com dimensões de 10 a 20 micrômetros”, disse Iseli Lourenço Nantes Cardoso.

Professora titular da Universidade Federal do ABC (UFABC), Cardoso foi uma das coordenadoras do estudo, juntamente com Frank Nelson Crespilho, professor do Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo (IQSC-USP).

No modelo adotado, os lipossomas nanométricos mimetizam os agentes carreadores de fármacos, enquanto os lipossomas gigantes mimetizam células. Foram construídos de forma a poderem fundir-se uns com os outros. Mas, em lugar de transportar drogas, os lipossomas nanométricos transportam nanopartículas magnéticas (magnetitas) e moléculas fluorescentes (fluoróforos), ou nanopartículas magnéticas e cargas (lipídios eletricamente carregados).

Moléculas fluorescentes ou cargas possibilitam transmitir os sinais, ao passo que as partículas magnéticas permitem controlar a transmissão por meio de ímã (veja a figura).

“Na situação inicial, as vesículas gigantes não possuíam moléculas fluorescentes, cargas ou nanopartículas magnéticas. Ao se fundirem com os lipossomas nanométricos, que traziam informação luminosa ou elétrica, as vesículas gigantes incorporaram essa informação. E também incorporaram as partículas magnéticas, que permitiram que fossem conduzidas por meio de ímã até a estação receptora do sinal. Isso possibilitou criar um mecanismo de tipo ‘liga-desliga’ [‘on-off’]. Quando o ímã promove o deslocamento da vesícula rumo à estação receptora, temos o ‘liga’. Quando é posicionado em sentido oposto, temos o ‘desliga’, bloqueando o sinal”, explicou Cardoso.

“No caso do sinal luminoso, as vesículas gigantes foram conduzidas por meio de um capilar até uma conexão com fibra óptica. E, por meio dela, a um espectrofluorímetro, capaz de detectar o espectro de fluorescência. Quanto ao sinal elétrico, foi utilizado um sistema de transmissão de sinal magneto-eletroquímico. Quando as moléculas eletricamente carregadas são conduzidas a um eletrodo por meio de ímã, ocorre um sinal alto. Se o ímã é retirado, o sinal fica bastante baixo”, disse.

Por meio desses dispositivos, foi possível fazer operações de lógica booleana, em que as variáveis e funções podem ter apenas valores 0 e 1. A combinação desses valores, dois a dois, permite criar quatro díades: 0-0, 0-1, 1-0 e 1-1.

Convencionou-se que 0-0 seria a vesícula gigante, sem adição de fluoróforos ou de carga ou de magnetita. Com fluoróforo, mas sem magnetita, existe o sinal luminoso, mas não ocorre transmissão: isso foi convencionado como 0-1. Com a magnetita, mas sem o fluoróforo, a vesícula gigante pode ser transportada, mas não transmite sinal luminoso: isto seria o 1-0. Fluoróforo e magnetita produziriam o 1-1.

O estudo foi conduzido no âmbito do Projeto Temático “Interfaces em materiais: propriedades eletrônicas, magnéticas, estruturais e de transporte”, coordenado pelo professor Adalberto Fazzio, e mostrou a possibilidade de um uso inédito de nanopartículas magnéticas na interface de lipossomas: a transmissão de sinais luminosos ou elétricos. O artigo Magnetoliposomes as model for signal transmission (doi: https://doi.org/10.1098/rsos.181108), de G. R. Barreto, C. Kawai, A. Tofanello, A. A. R. Neves, J. C. Araujo-Chaves, E. Belleti, A. J. C. Lanfredi, F. N. Crespilho e I. L. Nantes-Cardoso, pode ser lido em https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.181108.