Pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) e do Instituto Nacional de Telecomunicações (Inatel/MG) apresentaram um avanço que pode revolucionar a detecção de moléculas essenciais para a saúde humana, incluindo proteínas associadas a doenças neurológicas. Eles desenvolveram uma superfície óptica ultrassensível, chamada metassuperfície, capaz de identificar até uma única molécula — um marco para técnicas de diagnóstico e monitoramento de doenças.
O estudo teórico, publicado na revista ACS Applied Materials & Interfaces, propõe uma estrutura formada por minúsculos discos de camadas alternadas de metal e material ferromagnético, sensível a campos magnéticos. Quando iluminados, esses discos emitem sinais precisos que mudam conforme o ambiente ao redor, inclusive quando moléculas se aproximam.
A importância da quiralidade molecular
Muitas moléculas fundamentais para a vida, como aminoácidos, proteínas e certos medicamentos, possuem quiralidade — uma característica semelhante à diferença entre mãos direita e esquerda, impossível de sobrepor. A quiralidade determina se uma proteína ou medicamento funciona de forma correta ou prejudicial. Até hoje, identificá-la em baixíssimas concentrações é extremamente difícil, exigindo grandes quantidades de material ou métodos caros e complexos. A nova metassuperfície promete mudar esse cenário.
Como funciona a tecnologia
A estrutura atua como um “tapete” nanoscópico formado por nanodiscos que interagem com a luz de forma controlada. Um pequeno campo magnético modifica a maneira como esses discos refletem luz circularmente polarizada. Se uma molécula quiral está presente, mesmo que seja apenas uma, a resposta óptica muda, permitindo medições de precisão inédita. O estudo aponta que o sinal gerado é até 20 vezes mais intenso que técnicas tradicionais.
Entre as aplicações esperadas estão:
- Diagnósticos precoces: detecção de proteínas associadas a doenças como Parkinson ou Alzheimer antes do surgimento dos sintomas;
- Análise de medicamentos: verificação rápida da forma correta das moléculas, garantindo eficácia e segurança;
- Monitoramento de biomoléculas: acompanhamento de processos biológicos em tempo real, sem necessidade de marcadores fluorescentes.
Os testes simulando a detecção de proteínas ligadas ao Parkinson mostraram que mesmo uma única molécula pode ser identificada, atingindo o que os pesquisadores chamam de “último degrau” para sensores ópticos.
Impacto e aplicações
O sensor combina alta sensibilidade, leitura em tempo real e portabilidade, permitindo dispositivos mais baratos e acessíveis. Além da saúde, a tecnologia pode ser aplicada em telecomunicações, melhorando o controle de ondas eletromagnéticas, a eficiência de antenas, a capacidade de redes 5G/6G e o consumo energético de equipamentos.
O estudo é assinado pelos pesquisadores William Orivaldo Faria Carvalho, Jorge Ricardo Mejía-Salazar e Ana Luísa Lyra Pavanelli (INATEL) e pelo Prof. Osvaldo Novais de Oliveira Junior (IFSC/USP).
O artigo completo está disponível na revista ACS Applied Materials & Interfaces: Clique aqui para acessar (Rui Sintra – Jornalista do IFSC/USP)
