Microskia: Another mobile phone microscope

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Entrevista ao professor Doutor Massano Cardoso sobre tuberculose

Entrevista ao Professor Doutor Salvador Massano Cardoso, Director do Instituto de Higiene e Medicina Social da FMUC, sobre a tuberculose.

António Piedade - Segundo a OMS, a cada segundo que passa, ou seja, a cada duas palavras desta pergunta, uma nova pessoa no mundo é infectada pela bactéria Mycobacterium tuberculosis, causadora da tuberculose. Cerca de um terço da população mundial está infectada pelo bacilo. Pode contextualizar a epidemiologia da doença em Portugal?

Massano Cardoso - O decréscimo da prevalência da tuberculose em Portugal é, desde há muitos anos, uma realidade que merece ser destacada. Presentemente, o número de novos casos registados coloca-nos numa posição intermédia com uma taxa de incidência de 24 por 100 mil habitantes. O “desejável” seria baixar para menos de 20 por 100 mil habitantes. Quando se atingem taxas desta natureza, é preciso muito esforço para que se possa observar uma ligeira redução. Sendo assim, no futuro, é de esperar que continuemos a observar melhorias, mas, seguramente, a um ritmo lento. Em termos geográficos existe uma grande variação da incidência da tuberculose, sendo as áreas metropolitanas de Lisboa e do Porto as mais atingidas. Aparentemente poderá parecer um paradoxo, ou seja, as áreas mais desenvolvidas são precisamente as que apresentam taxas de incidência mais elevadas. A justificação tem a ver com os atuais fatores de risco da tuberculose, toxicodependência, infeção VIH/Sida, imigrantes, condições facilitadoras do contágio nos bairros e cinturões dos polos de atração. Quanto aos grupos de risco, os já enunciados constituem uma preocupação muito séria, a par dos tradicionais, nomeadamente profissionais de saúde. Numa perspetiva epidemiológica, um bom empenhamento e adequada coordenação na luta contra a tuberculose não deixará de continuar a dar resultados positivos. Estamos perante uma velha doença que “sabe” aproveitar todos os condicionalismos sociais, comportamentais e económicos para se manter ativa. Portugal reúne muitos desses condicionalismos.

AP - O aumento no número de pessoas infectadas é acompanhado por um aumento de mortes devidas à doença tuberculosa?

MC - A relação morbilidade/mortalidade é linear. Quantos mais casos maior o risco de morte. No caso vertente, apesar da terapêutica e do sucesso da mesma, desde que cumpridas as regras, que, diga-se em abono da verdade, nem sempre são fáceis de cumprir, já que exige adesão durante um período longo, tem-se observado casos mortais. No contexto mundial, a realidade é particularmente confrangedora, chegando nalgumas regiões do globo a ser mesmo obscena, revelando incompetência e falta de cuidados na prevenção e tratamento.

AP - Quais os factores que nos ajudam a explicar este aumento na incidência da infecção pelo bacilo de Koch? Qual o peso, neste aumento, da resistência bacteriana às terapêuticas antibióticas utilizadas?

MC - A tuberculose esteve sempre ligada a problemas de fragilidade biológica condicionada pela falta de higiene, má alimentação e superpovoamento, além de outras patologias que se acompanham de diminuição da capacidade imunológica. Nos últimos séculos terá sido a doença que mais influenciou, em termos evolutivos, a espécie humana, ao selecionar os mais resistentes que, decerto, possuirão características biológicas próprias, as quais poderão ser responsáveis por alguns problemas de saúde típicos da sociedade moderna. De qualquer modo, a par dos fatores “clássicos”, que continuam a predominar, mesmo entre nós, a “chegada” de novos comportamentos e de novas doenças contribuíram para a sua propagação. A toxicodependência é um deles, assim como a infeção pelo VIH/Sida. Estamos perante uma doença que pode e deve ser combatida a vários níveis. Talvez o mais importante é a atuação a montante, mas muito a montante, a nível social, cultural, económico e até político de um país. Trata-se de uma doença que preenche perfeitamente os requisitos para mostrar a importância da “Network Science” (Ciência das Redes). Medidas culturais, alimentares, habitacionais, organizacionais e económicas acabam por reduzir de uma forma efetiva muitas doenças, tais como: a sida, a tuberculose ou a toxicodependência que, na periferia da rede, acabam por se entrelaçar de forma muito perigosa. Estamos perante uma doença cuja terapêutica social, numa perspetiva de prevenção, é extraordinariamente eficaz. Quanto se manifesta clinicamente, o recurso aos fármacos é indispensável, podendo, na grande maioria dos casos resolver o problema. No entanto, o número de casos de tuberculose resistentes à terapêutica é uma realidade preocupante, que, aliada à falta de investigação de novos fármacos no seu combate, preocupa, e muito, os responsáveis.

AP - Os artigos agora publicados nas duas principais revistas generalistas de referência para a Medicina (The Lancet e New England Journal of Medicine), sublinham a necessidade urgente de um teste mais rápido e preciso para a detecção do bacilo de Koch e das suas estirpes mais resistentes aos antibióticos utilizados. Qual a importância do tempo de diagnóstico para o controlo do contágio e infecção e, consequentemente, no número de casos doentes?

MC - O diagnóstico precoce desta doença é vital por duas ordens de razão. A primeira, prende-se com a facilidade e rapidez da terapêutica no indivíduo sofredor, a segunda com a diminuição do risco de contágio. Não esquecer que, muitas vezes, o diagnóstico é feito já numa fase relativamente avançada da doença. Cursa silenciosamente durante algum tempo. Traiçoeiramente mina o doente, aproveitando-se do facto para se propagar. Um diagnóstico precoce permitirá um combate muito mais eficiente, e, quem sabe, controlar, no futuro, em níveis relativamente baixos. Qualquer expectativa de erradicação do bacilo de Koch é uma utopia, porque a natureza e as características do germe em questão irão, como é fácil de prever, contornar todas as nossas medidas e intervenções. O microcosmo é um mundo que vive facilmente sem o homem, mas o homem não consegue dispensá-lo. Não esquecer que o bacilo responsável pela tuberculose já existia antes de “entrarmos” neste mundo e irá continuar após o nosso desaparecimento. Um vencedor anunciado.

OVÁRIO HUMANO ARTIFICIAL

Os ovários humanos são órgãos onde são produzidas e amadurecidas as células germinativas, ou gâmetas, femininas. Cada ovário, como qualquer outro órgão, é constituído por diferentes tipos de tecidos, cada qual com uma função anatómica e/ou fisiológica específica.

Em termos muito gerais, distinguem-se em cada ovário uma zona interna e central designada por medular, muito irrigada por vasos sanguíneos, e uma zona cortical, periférica, contendo inúmeros folículos ováricos em diferentes estádios de desenvolvimento.

É no interior de cada folículo, futuras enseadas de ovulação, que se encontram os oócitos (gâmetas femininos). No momento do nascimento do ser feminino, os ovários possuem cerca de quatro milhões de folículos, cada um, por sua vez, albergando um oócito primário. Destes, só 400 se desenvolverão em gâmetas capazes de serem fecundadas por um únicoespermatozóide.

No folículo primordial, o oócito primário encontra-se rodeado unicamente por um folheto de células designadas por granulosas. Parte destas, conjuntamente com a zona pelúcida, formarão a última barreira para a penetração do espermatozóide no óvulo. Mas as células da granulosa possuem uma actividade hormonal e reguladora insubstituível. Num sincronismo sussurrante com o oócito, espalham a notícia do estado do seu desenvolvimento, secretando para o resto do corpo feminino a hormonaestrogéneo e sublinhando, com pequenas quantidades de progesterona, a etapa libertatória da ovulação.

A granulosa secreta ainda uma outra hormona, a inibina, e outras substâncias que mantêm o oócito num determinado estado de desenvolvimento (paragem meiótica em metáfase II) numa cândida e imaculada espera.

Com o crescimento do oócito, as outras células foliculares expandem-se e formam a teca. Esta circunda o futuro óvulo, rodeado pela granulosa, e estimula esta última a secretar estrogéneo. Com o crescimento folicular, forma-se um antro líquido marginado pela teca, como se o futuro óvulo estivesse a ser treinado para “navegar”.

Diga-se, de passagem, que estas actividades secretoras estão em sintonia e dependem da concentração sanguínea de outras hormonas secretadaspela hipófise como sejam a FSH e a LH; que a granulosa desempenha papéis importantes nas primeiras etapas do desenvolvimento embrionário e na sua nidação no útero.

Neste contexto, entende-se que qualquer perturbação anormal sobre os folículos pode comprometer o desenvolvimento de células reprodutoras femininas e levar a uma situação de infertilidade. É o caso de mulheres sujeitas a tratamentos anticancerígenos que podem inviabilizar a funçãofolicular ovárica e logo a reprodutiva. Nestes casos, a préviacriopreservação de tecidos ováricos e posterior implante autólogo já permitiu o nascimento de crianças em mães entretanto sujeitas a químio- ouradioterapias.

Outra estratégia é a que foi agora publicada na revista Journal of AssistedReproduction and Genetics por investigadores da Universidade de Brown e do Women & Infants Hospital em Rhode Island (USA). Através de novas técnicas da engenharia de tecidos, mostram terem conseguido construir aarquitectura tecidular característica do folículo ovárico humano num molde 3D de gel de agarose e que este designado “ovário humano artificial” é potencialmente funcional para o amadurecimento de oócitos.

Estaremos perante uma nova esperança para a infertilidade feminina?

António Piedade

Entrevista a João Ramalho-Santos

Entrevista de António Piedade a João Ramalho-Santos, Investigador Principal do grupo de Biologia da Reprodução e Fertilidade Humana do Centro de Neurociências (CNC) e Professor Associado do Departamento de Ciências de Vida da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC):

António Piedade – Investigadores da Universidade de Brown e do Women & Infants Hospital em Rhode Island (USA) publicaram um artigo no Journal of Assisted Reproduction and Genetics em que mostram terem desenvolvido, pela primeira vez e artificialmente, uma estrutura tecidular tridimensional que mimetiza um ovário. O que é um ovário artificial e quais as suas aplicações actuais na medicina reprodutiva?

João Ramalho-Santos – Têm sido publicados vários estudos deste género, e nenhum ainda provou ser funcional (resultando em nascimentos). Isso apenas sucedeu em modelos animais, como os ratinhos. O trabalho relaciona-se (embora indirectamente) com a área de Oncofertilidade, e com o facto de mulheres poderem perder a sua capacidade reprodutiva após um tratamento oncológico. A ideia é que se possam recolher pequenos pedaços do ovário antes do tratamento, de modo a congelá-los e a serem utilizados pela mulher posteriormente. Há várias hipóteses para o uso desses pedacinhos de ovário: ou transplantá-los para a mulher de modo a restaurar a fertilidade, ou obter oócitos funcionais in vitro, mimetizando a estrutura e função do ovário de modo a obter oócitos a utilizar em Reprodução Assistida a partir do tecido congelado.

AP - Entre o nascimento de Louise Brown, primeiro bebé-proveta, a 26 de Julho de 1978, e o prenuncio de ovários artificiais fruto da actual engenharia de tecidos, decorreu uma intensa revolução na biologia celular e molecular e uma excitante evolução no conhecimento que temos sobre a fertilização e desenvolvimento embrionário. Pode-nos retratar os principais desenvolvimentos ocorridos desde então para podermos contextualizar a “passagem” do tubo de ensaio para o ovário artificial?

JRS - Houve desenvolvimentos muito importantes. O maior de todos foi a introdução da injecção intracitoplasmática de um espermatozóide no oócito (ou ICSI), por Gianpiero Palermo e colaboradores em 1993. Geralmente a técnica é utilizada quando há poucos espermatozóides ou estes são imóveis, mas tem suplantado a fertilização in vitro "clássica" em muitos centros. Infelizmente podemos hoje dizer que muitos "desenvolvimentos" difundidos nos últimos anos (a aplicação de técnicas de clonagem, o uso de gâmetas masculinos imaturos, por exemplo) têm uma taxa de sucesso que nem sequer é baixa, é zero. Houve na divulgação destas técnicas alguma irresponsabilidade e excesso de mediatismo (também em Portugal) que mascarou os pequenos, mas cruciais incrementos na qualidade dos serviços prestados em termos de manuseamente e cultura de gâmetas e embriões, estimulação hormonal, e uso de técnicas (simples ou sofisticadas) para determinar causas de infertilidade e qualidade dos gâmetas, de modo a escolher os melhores. É bom as pessoas saberem que há causas para a infertilidade, que estamos a tentar (e bem) levar a cabo algo que não ocorre durante uma actividade sexual normal, por qualquer motivo, e que não há técnicas nem centros milagrosos. A taxa de sucesso do ponto de vista mundial é muito constante e ronda os 30%.

AP - Após a fecundação, o óvulo fecundado “viaja”, das trompas de Falópio até ao útero, “embrulhado” em folhetos celulares provenientes do ovário. É possível esperar diferenças entre embriões desenvolvidos in vitro ou in ovarius artificialis (se me permite a designação)?

JRS – É, sobretudo num dos aspectos actualmente mais em voga na biologia celular e molecular: a epigenética. Sabemos hoje que mesmo que os genes se mantenham inalterados do ponto de vista da sequência clássica de ADN, poderão sofrer alterações subtis que condicionarão a sua actividade. Está provado que alterações epigenéticas ocorrem em gâmetas e embriões cultivados in vitro (com alguns efeitos a longo prazo em ratinhos), e não seria surpreendente que ocorresse neste caso. Obviamente que o objectivo é tentar mimetizar o que sucede no humano, mas é bom lembrar que se podem fazer experiências em ratinhos que seria difícil ou impossível fazer em humanos, quer por razões práticas, quer por razões éticas.

AP – Qual a expectativa da aplicação deste e outros avanços provenientes da bioengenharia de tecidos, para uma melhor compreensão quer da fecundação quer das primeiras etapas do desenvolvimento embrionário?

JRS – O desenvolvimento embrionário inicia-se com a fecundação, que já ocorre nas Trompas de Falópio. No entanto este tipo de estratégia pode ser muito importante para estudar o desenvolvimentos dos folículos ováricos, no interior dos quais estão os oócitos. Pode ser obtida informação básica muito relevante, que depois ajude a amadurecer oócitos in vitro, até em casos em que tal não ocorre, por algum motivo. Nos mamíferos há sempre o problema de estes processos decorrerem internamente e serem por isso difíceis de estudar. Se pudermos mimetizar credivelmente alguns processos "cá fora" estes tornam-se mais fáceis de estudar. Desse ponto de visto todos os modelos são bem-vindos.

AP – Já nasceram crianças em mulheres que receberam, após término de determinada situação clínica impeditiva de maternidade, implantes de tecidos ováricos próprios previamente crio-preservados. Estes ovários artificiais, que a gora se anunciam, não apresentarão uma grande taxa de rejeição uterina por serem “estranhos” ao organismo materno? Espera-se uma possível utilização universal destes ovários artificiais?

JRS – Uma questão importante é de facto saber qual destas estratégias (transplante de pedacinhos de ovário ou o ovário inteiro; ou a maturação in vitro) resultará melhor. Relembre-se que a função do ovário é também produzir hormonas importantes a outros níveis. É muito provável que ambas possam ser utilizadas, dependendo dos casos. Em princípio o transplante de tecido ovárico ou de estruturas obtidas com células da paciente será para a própria paciente, pelo que não haverá grande risco de rejeição. Quanto aos embriões obtidos de oócitos maturados in vitro neste tipo de estrutura tridimensional há muito poucos dados mas não se prevê nenhuma rejeição uterina anormal, bastando para isso lembrar que uma mulher pode receber com sucesso embriões que não lhe são geneticamente aparentados. O embrião é uma estrutura muito "invisível" do ponto de vista imunológico, de modo a não ser considerado um corpo estranho pela mãe.

AP – A crio-preservação de tecidos ováricos para futura utilização e/ou desenvolvimento de ovários artificiais representam possibilidades de resolução de situações de infertilidade devidas a problemas nos ovários naturais. Que implicações éticas nascem com estes desenvolvimentos?

JRS – Não vejo que a utilização de tecido ovárico por parte da paciente do qual foi retirado de modo a restaurar a sua fertilidade (quer por transplante para a própria, quer através de cultura in vitro) levante quaisquer objecção ética, a não ser pelos que se opõem de todo à Reprodução Assistida, uma posição insustentável, em minha opinião. Imagino que tal poderá ocorrer caso a paciente infelizmente faleça e a família pretenda utilizar o tecido. Ou, eventualmente, caso a congelação ocorra por motivos pessoais (adiar a maternidade) e não clínicos. São coisas a discutir à medida que estas técnicas (ainda incipientes) comecem a ser utilizadas com sucesso por vários grupos. Algo que ainda está muito longe de acontecer, e é bom sermos comedidos no aconselhamento a pacientes, de modo a não repetir exageros passados quanto ao sucesso destas intervenções e a evitar discussões completamente inúteis. Imagino que a criação de um útero artificial, no qual trabalham vários grupos, levante bem mais questões éticas, mas esse será um assunto para outra altura.


António Piedade, publicado no Diário de Coimbra a 28 de Setembro de 2010

Trinta Anos de Cosmos

http://www.youtube.com/watch?v=R7n71pm0K04

Dia 28 de Setembro de 1980: 

Primeiro programa da série televisiva Cosmos marco da história de divulgação de ciência com a assinatura de Carl Sagan. 

Medicina Quântica 1

“Toda a tecnologia suficientemente avançada é indistinguível da pura magia”

Esta é a asserção da terceira lei de Sir Arthur C. Clarke, inclusa no seu livro "Profiles of The Future", escrito em 1961. Arthur Clarke, escritor de obras de ficção científica incontornáveis, como “2001, Odisseia no Espaço”, propôs, em 1945, os fundamentos do sistema de comunicações por satélites emórbitas geoestacionárias. Fez, para isso, uso do conhecimento sobre a radiação electromagnética adquirido cumulativamente por várias gerações dos melhores cientistas da humanidade nos últimos 200 anos (Maxwell, Hertz, Weber, Faraday, Snell, Marconi, Einstein, Planck, entre outros). De facto, muita da tecnologia que sustenta a nossa sociedade actual é fruto do conhecimento que temos dos campos, da forças e das radiaçõeselectromagnéticas, de que o espectro da luz visível, estudado por Newton, é só uma pequena parte.

Desde as ondas de rádio até aos raios gama, passando pelas microondas e pelos raios X, não é difícil identificarmos actividades, processos einstrumentação, no nosso dia-a-dia, que decorrem da natureza da radiaçãoelectromagnética, que por sua vez dependem da frequência ou do comprimento de onda e da amplitude. Einstein teorizou a relação entre matéria e energia, através da famosa constante “c” que mais não é do que a velocidade a que qualquer radiação electromagnética, independentementeda sua frequência, se propaga no vazio. E Planck estabeleceu através da constante “h”, que tem o seu nome, a relação entre a energia de uma dada radiação electromagnética e a sua frequência. De facto, a velocidade de propagação das ondas electromagnéticas varia com a frequência, ou com a sua energia, se o vazio for preenchido por matéria (recorde-se que o som não se propaga no vácuo, por se tratar de uma onda mecânica e nãoelectromagnética). O meio de propagação (ar, água, metal, tecido biológico, etc.) afecta a velocidade de propagação e até a própria capacidade de penetração de uma dada radiação electromagnética, e isto proporciona-nos tecnologias muito úteis que usamos sem nos apercebermos o que está por detrás delas.

Isso é, em particular, evidente nas tecnologias da saúde e da vida. Inúmeros são os exemplos no nosso quotidiano. Um é a aplicação dos raios-X na detecção de inúmeras patologias e perturbações no organismo, determinante como auxiliar de diagnóstico, primeiro no quadro de uma medicina mais empírica e, mais recentemente, de uma medicina baseada na evidência, robustecida pela metodologia científica na minimização de erros tantas vezes fatais para o paciente. Outro exemplo é o da aplicação da radiação gama na radioterapia curativa ou paliativa de combate a determinados tipos de cancros sólidos. Ainda um outro exemplo é o da ressonância magnética nuclear, que faz uso de campos magnéticos e radiações electromagnéticas com frequências na gama das ondas de rádio e, por isso, muito menos nocivas do que, por exemplo, os raios X. Aliás, é espantoso o avanço nas técnicas de imagiologia por ressonância magnética registado nos últimos anos e tudo o que têm permitido desvendar a respeito da fisiologia do nosso corpo, mormente na neurofisiologia, conquanto permitem monitorizar uma determinada função e contextualizá-la com a anatomia envolvente.

Um último exemplo, este visto por um ângulo oposto, é o efeito nefasto que a radiação ultravioleta, proveniente do Sol, provoca no ADN das células da nossa pele, induzindo mutações e danos biomoleculares que potenciam o desenvolvimento de certas formas de cancro.

Sem o conhecimento minucioso das propriedades da interacção da radiaçãoelectromagnética com a matéria que constitui os tecidos do nosso corpo, em rigor com os átomos e moléculas que o constituem, não teria sido possível desenvolver aquelas e outras tecnologias para a saúde e da vida. Estas são áreas cientificamente bem fundamentadas e identificadas com a medicina nuclear e com a radiologia, disciplinas incluídas nos currícula para a formação de médicos e técnicos de saúde.

O mesmo não se pode dizer, por ausência de qualquer informação científica acessível, de um pretenso conhecimento científico subjacente a uma dita "medicina quântica" que se começa a instalar, adubada pelo desconhecimento que o público em geral possui sobre a física e química quânticas.

(continua)

António Piedade, publicado no Diário de Coimbra a 22 de Agosto de 2010

TELETRANSPORTE

Q

uantas vezes não desejamos poder viajar instantaneamente entre o lugar em que nos encontramos e um outro mais aprazível e distante, num abrir e fechar de olhos? Viajar à velocidade do pensamento, como se fosse possível materializarmo-nos no local distante desejado, foi e é tema recorrente de muitas obras de ficção científica. Entre elas, talvez a mais conhecida que utiliza esta ideia tenha sido “O Caminho das Estrelas” (Star Treck, no original inglês), série de ficção científica primeiramente feita para televisão na década de 80 do século passado e mais tarde transposta para o cinema. Em “O Caminho das Estrelas”, os famosos tripulantes da nave U.S.S. Enterprise (ver foto) tinham a possibilidade de, para além de viajarem pelo espaço a velocidades enormes, se teletransportarem entre a nave (na sala de transporte) e um local escolhido de um planeta visitado, ou para a sala de transporte de uma outra nave. Para isso bastava colocarem-se em locais apropriados da sala de transporte e, depois de o operador seleccionar o destino pretendido e premir um simples botão, um feixe de energia desmaterializava os personagens que se “evaporavam” da nave para depois voltarem a corporizar-se no local distante escolhido. Esta viagem era efectuada num piscar de olhos e, aparentemente, os viajantes não sofriam quaisquer danos. Na imaginação dos autores da série, o processo de teletransporte consistia em recolher a informação total sobre a composição do viajante, em que a posição relativa de cada átomo era rastreada. Toda a informação era então primeiramente transferida como se fosse uma transmissão de televisão e, imediatamente a seguir, concentrada no local de destino onde os átomos do viajante eram novamente colocados na posição correcta como se se tratassem de peças de Lego.

Apesar de o teletransporte de matéria organizada continuar a ser algo que só existe no imaginário da ficção científica, este assunto tem sido alvo do interesse de várias equipas de cientistas. Contudo, estes deparam-se com vários problemas teóricos e tecnológicos, entre os quais existe um que pertence ao domínio da Física Quântica, fundamental e intrínseco à própria natureza da matéria e que foi enunciado pelo Físico Heisenberg. Designado por “princípio da incerteza”, o seu conteúdo diz-nos que não é possível saber simultaneamente a posição e a energia de uma partícula subatómica com a mesma precisão. Isto é assim uma vez que para sabermos a posição de uma partícula é necessário observá-la e para isso é necessário interagir com ela de alguma forma. Ao fazê-lo estamos, contudo, a alterar alguma coisa: a posição dela ou a sua energia. A implicação disto para o assunto do teletransporte é o de que existe esta barreira de incerteza para que possamos construir um equipamento que consiga recolher simultaneamente toda a informação sobre a posição e a energia das partículas que nos compõem, para depois poder de alguma forma enviar essa informação para outro lugar e reconstruir uma cópia exacta!

Desde há alguns anos o Professor Anton Zeilinger, da Universidade de Viena, na Áustria, tem vindo a trabalhar e a desenvolver idéias sobre “Teletransporte Quântico” (http://www.quantum.univie.ac.at/zeilinger), sendo talvez mais conhecidas as suas experiências com “fotões entrelaçados”, partículas descritas por possuírem as mesmas propriedades e que se “transformam” da mesma maneira onde quer que estejam, apresentando ainda a propriedade de adquirirem instantaneamente qualquer modificação ocorrida pela outra. Imagine: se um dos fotões entrelaçados mudar de cor o seu “companheiro” muda instantaneamente para a mesma cor e vice versa.

Este assunto, que foi capa do número de Abril de 2000 da revista Scientific American, volta a surgir agora na primeira página da edição desta semana da prestigiada revista Nature. Num artigo publicado na edição de 17 de Junho (M. Riebe et al. Deterministic quantum teleportation with atoms, Nature, 2004, 429, 734 – 737) uma equipa de cientistas, da qual Zeilinger também faz parte, do Instituto de Informação e Óptica Quântica de Innsbruck, na Áustria, comunicou os seus resultados sobre teletransporte quântico, anunciando que conseguiram, pela primeira vez, teletransportar informação de um átomo para outro. Os investigadores afirmam ter conseguido transferir informação quântica de um átomo de cálcio para outro átomo de cálcio, a uma temperatura próxima do zero absoluto (273ºC negativos). Realizar as experiências a esta temperatura é imprescindível uma vez que no zero absoluto todo o movimento atómico pára! Imobilizando desta forma os átomos de cálcio, os cientistas utilizaram as tais partículas entrelaçadas para provocar a transferência de informação: dois átomos com as mesmas características com fotões entrelaçados numerados por 2 e 3, no zero absoluto. Quando, por exemplo, o átomo 2 foi de determinada forma modificado por uma outra partícula numerada por 1, a alteração assim provocada transferiu-se imediatamente para o átomo de cálcio numerado com o 3 e que estava “entrelaçado” com o átomo número 2!

Uma das aplicações tecnológicas destas experiências é o desenvolvimento de “computadores quânticos”, caracterizados por possuírem uma velocidade de processamento de informação muito superior à dos actuais (que são binários) assim como poderem ter uma quase infinita capacidade para armazenar informação.

Enquanto aguardamos com espanto pelo avanço nesta área, não podemos deixar de ficar um pouco cépticos com este próprio conhecimento. Mas perante esta situação não posso deixar de citar uma frase famosa do cientista Sir Arthur C. Clarke, inventor do satélite de comunicações:

“Toda a tecnologia suficientemente avançada é indistinguível da pura magia”.

António Piedade, escrito em 2004

MOLÉCULAS COM FORMA HUMANA

Estas moléculas com forma humana

 são compostas por átomos de carbono, hidrogénio e oxigénio.

O ensino da Química aos jovens reveste-se de muitas dificuldades por parecer um mundo distante do dia a dia e exigir um grau de abstracção que permita ao jovem imaginar que o nosso corpo, o ar que respiramos ou a matéria que nos rodeia é composta por moléculas, e estas por átomos, que possuem dimensões que são da ordem do nanometro (mil milhões de vezes menor do que o metro). Explicar a um jovem de 12 anos que os diferentes materiais que nos rodeiam são constituídos por arranjos específicos de diferentes tipos de átomos não é tarefa fácil. E mais difícil se torna mostrar-lhe que o comportamento de substâncias como os alcóois, as cetonas, os éteres, os ácidos, etc., resultam de diferentes arranjos de átomos de carbono, hidrogénio e oxigénio, que caracterizam cada uma daquelas famílias de substâncias orgânicas.

Para tornar mais atractivo e divertido o ensino da química e ultrapassar algumas das dificuldades apontadas, Stephanie Chanteau, estudante de doutoramento na Universidade Rice em Houston (Texas, Estados Unidos), sob orientação do professor James Tour, conseguiu sintetizar um conjunto de moléculas orgânicas cujo aspecto global se assemelha a formas humanas (ver figura ao lado). Os cientistas designaram esta família de moléculas antropomórficas por “Nanoputianos” e “NanoKids” (nano-crianças) uma vez que têm uma altura de cerca de 2 nanometro. A primeira designação foi inspirada nas famosas viagens de Gulliver ao país dos liliputianos, escrita por Jonathan Swift. Este trabalho, foi apresentado à comunidade científica em Setembro do ano passado na revista de química orgânica da Sociedade Americana de Química (ver: Stephanie H. Chanteau and James M. Tour, Synthesis of Anthropomorphic Molecules: The NanoPutians J. Org. Chem., 2003, 68(23), pp 8750 – 8766).

De facto, associar os nomes atribuídos às famílias de compostos orgânicos como os aldeídos, cetonas, éteres, só para citar alguns, a diferentes agrupamentos de átomos de carbono, hidrogénio e oxigénio não é tarefa imediata para quem se inicia nos territórios do ensino da Química. Aqueles cientistas esperam facilitar esta tarefa com a ajuda destas moléculas uma vez que as diferentes partes do corpo dos “Nanoputianos” são caracterizadas por terem diferentes grupos orgânicos (ver figura, nanoputianos). Por exemplo, para representar o torso utilizaram moléculas de benzeno (hexágonos em que cada um dos vértices é definido por um átomo de carbono); os membros são feitos de carbono e hidrogénio (hidrocarbonetos); para os olhos utilizaram átomos de oxigénio ligados ao corpo e ao resto da cabeça por átomos de carbono (éteres, cetonas, etc). Através de variadas combinações destes átomos, conseguiram uma extensa galeria de personagens divertidas (ver figura, Nanokids) que podem ser visitadas no sítio da internet http://www.nanokids.rice.edu, o qual apresenta a possibilidade de ser navegado em espanhol.

Neste momento, oito escolas da cidade norte-americana de Houston estão a testar um DVD feito pela equipa do Prof. Tour como auxiliar no ensino da Química a crianças com idade entre os 11 e 13 anos, num programa curricular piloto financiado pelo estado do Texas, nos Estados Unidos da América.

 

 

António Piedade, 28 de Março de 2004.