Convergência da biologia e da eletrônica gera biochips feitos com DNA

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/09/2007

O DNA talvez seja a molécula mais conhecida do mundo. Um justo reconhecimento para a estrutura helicoidal que guarda as informações que descrevem as características de todos os seres vivos. O que poucos sabem é que o DNA é também uma das ferramentas mais utilizadas na nanotecnologia, servindo para a construção de minúsculas estruturas em nanoescala, graças à sua incrível habilidade em gerar estruturas bem definidas.

Biochips

Partindo de outro extremo, das estruturas inorgânicas e metálicas que compõem os chips, os cientistas descobriram que podiam usar a mesma técnica empregada para a construção dos microprocessadores para fabricar microlaboratórios - os famosos biochips, capazes de analisar líquidos orgânicos e até amostras de tecidos vivos.

Os microlaboratórios estão revolucionando a biomedicina e em poucos anos poderão transformar exames de laboratório, que hoje levam dias para ficarem prontos, em uma tarefa tão simples quanto medir a pressão arterial, podendo ser feitos no próprio consultório médico.

Convergência da biologia e da eletrônica

Agora, os cientistas Adam Woolley e Héctor Becerril conseguiram convergir essas duas técnicas - eles desenvolveram um método para a construção de biochips realmente bio, utilizando moléculas de DNA.

A maioria dos chips atuais é feita com uma tecnologia que permite a construção de elementos básicos medindo 90 nanômetros cada um. Alguns dos mais modernos microprocessadores já estão sendo fabricados com transistores medindo 65 nanômetros. A fábrica mais moderna do mundo (2007), pertencente à Panasonic, já consegue fabricar chips utilizando a tecnologia de 45 nanômetros.

Esta corrida pela miniaturização é uma corrida sem fim, mas uma corrida de grandes obstáculos - um deles é que uma nova fábrica dessas custa bilhões de dólares e as empresas não podem simplesmente fechar as fábricas antigas sem que elas tenham pago o investimento. Mas o principal obstáculo talvez seja que a tecnologia está atingindo limites físicos muito sérios e está cada vez mais difícil fazer os componentes encolherem.

Tecnologia de 10 nanômetros

A nova técnica, que foi batizada de nanolitografia por sombra de DNA, conseguiu, em sua primeira versão, gerar estruturas de apenas 10 nanômetros. Os cientistas mesclaram a capacidade de automontagem do DNA com a litografia, a técnica-padrão de fabricação de chips.

Os nanocanais e nanofios resultantes têm dimensões quase 10 vezes menores do que os melhores biochips atuais - que, em apenas alguns casos já estão sendo fabricados com a tecnologia de 90 nanômetros. A maioria deles, por serem ainda experimentais, são feitos com equipamentos mais antigos.

Litografia com DNA

As moléculas de DNA são depositadas sobre o substrato de silício, formando os modelos que se quer desenhar no chip. Sobre elas é depositada uma finíssima película metálica. As moléculas de DNA funcionam como uma espécie de stencil - daí o nome da técnica: nanolitografia por sombra de DNA. A gravação final é feita aplicando-se um plasma de gás altamente reativo, a mesma ferramenta utilizada pela indústria de semicondutores.

Para terminar o processo de fabricação dos biochips, basta entalhar os nanocanais na arquitetura desejada e, a seguir, selar sua parte superior, formando os nanocanais com altíssima precisão. A dimensão exata dos nanocanais pode ser variada alterando-se o ângulo de deposição da película metálica e sua espessura.

A mesma estrutura pode ser utilizada como molde para a fabricação de nanofios ou mesmo peças bidimensionais de formato complexo.

Nano-sensores

Diferentes espessuras dos nanocanais tornam os biochips capazes de trabalhar seletivamente com diversos tipos de moléculas, permitindo, por exemplo, que as reações químicas em seu interior aconteçam apenas entre os compostos desejados.

Isto é essencial para a detecção de determinados agentes patogênicos ou para a fabricação de compostos químicos difíceis de se obter em larga escala. É assim também que deverão funcionar os nano-sensores do futuro, capazes de detectar até moléculas individuais de gases tóxicos ou elementos poluentes.

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