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MADRID, 21 jan. (EUROPA PRESS) - Uma equipe de pesquisa liderada pelo Departamento de Ciências da Engenharia da Universidade de Oxford (Reino Unido) demonstrou que é possível projetar um processo mecânico quântico dentro das proteínas, abrindo as portas para uma nova classe de tecnologias biológicas baseadas na quântica.
O estudo, publicado na revista Nature, relata a criação de uma nova classe de biomoléculas, proteínas fluorescentes magnetossensíveis (ou MFP), capazes de interagir com campos magnéticos e ondas de rádio. Isso é conseguido através de interações mecânicas quânticas dentro da proteína, que ocorrem quando ela é exposta a luz de um comprimento de onda adequado.
Embora os efeitos quânticos tenham sido previamente demonstrados como fundamentais para alguns processos biológicos (como a navegação em aves), esta é a primeira vez que foram projetados para criar uma nova família de tecnologias práticas. Isso marca uma mudança: da observação dos efeitos quânticos na natureza para o projeto deliberado desses efeitos para uso no mundo real.
Os pesquisadores já estão explorando as aplicações dessas tecnologias na biomedicina. Como parte do estudo, a equipe criou um protótipo de instrumento de imagem que pode localizar as proteínas modificadas por meio de um mecanismo semelhante ao da ressonância magnética (RM), amplamente utilizado em hospitais. No entanto, ao contrário da RM, ele poderia rastrear moléculas específicas ou a expressão gênica em um organismo vivo. Essas medições são fundamentais para enfrentar desafios médicos, como a administração direcionada de medicamentos e o monitoramento de alterações genéticas em tumores. Para gerar as proteínas modificadas, a equipe de pesquisa empregou uma técnica de bioengenharia conhecida como evolução direcionada. Nesse método, mutações aleatórias são introduzidas na sequência de DNA que codifica a proteína, criando milhares de variantes com propriedades alteradas. Dessa coleção, as variantes de alto desempenho são selecionadas e o processo é repetido. Após várias rodadas consecutivas de evolução dirigida, as proteínas selecionadas mostraram uma sensibilidade aos campos magnéticos consideravelmente melhorada. Alcançar esse avanço exigiu uma abordagem interdisciplinar ambiciosa que combinasse experiência em biologia de engenharia, quântica e inteligência artificial. Acredita-se que este estudo seja o primeiro a aproveitar sua interseção para criar uma nova tecnologia.
Gabriel Abrahams, primeiro autor do artigo e estudante de doutorado do Departamento de Ciências da Engenharia, descreveu o trabalho como “uma descoberta extremamente empolgante”. “O que me surpreende é o poder da evolução: ainda não sabemos como projetar um sensor quântico biológico realmente bom a partir do zero, mas ao direcionar cuidadosamente o processo evolutivo em bactérias, a natureza encontrou uma solução para nós”.
O principal autor do estudo, o professor associado Harrison Steel, do Departamento de Ciências da Engenharia, observa: “Nosso estudo destaca a dificuldade de prever o caminho sinuoso que leva da ciência fundamental ao avanço tecnológico. Por exemplo, nossa compreensão dos processos quânticos que ocorrem dentro das MFPs só foi alcançada graças a especialistas que dedicaram décadas ao estudo de como as aves se orientam usando o campo magnético terrestre. Enquanto isso, as proteínas que serviram de ponto de partida para a engenharia das MFPs tiveram origem na aveia comum”. Após o sucesso deste projeto, a equipe está agora acelerando o trabalho para tornar realidade as inúmeras aplicações de sua descoberta e para melhorar a compreensão dos efeitos quânticos na natureza como parte de um importante projeto recente do BBSRC liderado pelo Departamento de Química de Oxford.
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