{"id":372,"date":"2008-10-04T01:08:32","date_gmt":"2008-10-04T04:08:32","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/chivononpo\/2008\/10\/bio-baterias\/"},"modified":"2008-10-04T01:08:32","modified_gmt":"2008-10-04T04:08:32","slug":"bio-baterias","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/2008\/10\/04\/bio-baterias\/","title":{"rendered":"Bio-baterias"},"content":{"rendered":"

Via EurekAlert:
\nNational Institute of Standards and Technology (NIST)<\/a><\/span><\/p>\n

Modelos de c\u00e9lulas de poraqu\u00eas sugerem possibilidades \u201celetrizantes\u201d<\/a><\/h2>\n

<\/p>\n\n\n\n
\n
\n

\"\"<\/a><\/p>\n

\n

Anatomia do poraqu\u00ea: O primeiro detalhe mostra as pilhas de eletr\u00f3citos, c\u00e9lulas ligadas em s\u00e9rie (para aumentar a voltagem) e em paralelo (para aumentar a corrente).O segundo detalhe mostra uma c\u00e9lula individual com canais e \u201cbombas\u201d percolando a membrana. O modelo Yale\/NIST representa o comportamento de v\u00e1rias dessas c\u00e9lulas. O \u00faltimo detalhe mostra um canal de \u00edons uma das pe\u00e7as de montagem do modelo. (Cr\u00e9dito da ilustra\u00e7\u00e3o: <\/span>Daniel Zukowski, Yale University)
\n<\/a><\/span><\/p>\n

\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Os engenheiros sabem h\u00e1 muito tempo que grandes id\u00e9ias podem ser tiradas de Mam\u00e3e Natureza, mas um novo artigo* preparado por pesquisadores da Universidade Yale e do Instituto Nacional de Padr\u00f5es e Tecnologia (National Institute of Standards and Technology = NIST) levam a coisa ao n\u00edvel celular. Com a aplica\u00e7\u00e3o de modernas ferramentas de projeto a uma das unidades b\u00e1sicas da vida, eles argumentam que podem ser produzidas c\u00e9lulas artificiais que n\u00e3o s\u00f3 reproduzem, como de fato melhoram o desempenho das c\u00e9lulas el\u00e9tricas dos poraqu\u00eas<\/a>. Vers\u00f5es artificiais das c\u00e9lulas que geram a eletricidade no poraqu\u00ea podem ser desenvolvidas para se tornarem fontes de energia para implantes m\u00e9dicos e outros dispositivos pequenos, \u00e9 o que eles dizem.
\nO artigo, de acordo com o engenheiro do NIST David LaVan, \u00e9 um exemplo do relativamente novo campo da biologia de sistemas. \u201cSer\u00e1 que entendemos como uma c\u00e9lula produz eletricidade bem o suficiente para projetar uma \u2014 e aperfei\u00e7oar o projeto?\u201d, pergunta ele.
\nOs poraqu\u00eas canalizam a energia gerada por milhares de c\u00e9lulas especializadas, chamadas eletr\u00f3citos, at\u00e9 gerar potenciais el\u00e9tricos da ordem de 600 Volts, de acordo com os bi\u00f3logos. O mecanismo \u00e9 similar ao das c\u00e9lulas dos nervos. A chegada de um sinal qu\u00edmico dispara a abertura de canais altamente seletivos na membrana de um c\u00e9lula, fazendo com que \u00edons de s\u00f3dio fluam para dentro e \u00edons de pot\u00e1ssio fluam para fora. A troca de \u00edons aumenta a voltagem ao longo da membrana, o que causa a abertura de mais canais ainda. A partir de um certo ponto, o processo passa a ser auto-alimentado, resultando em um pulso el\u00e9trico que atravessa a c\u00e9lula. Os canais ent\u00e3o se fecham e passagens alternativas se abrem para \u201cbombear\u201d os \u00edons de volta a suas concentra\u00e7\u00f5es iniciais, durante o estado de \u201crepouso\u201d.
\nNo total, de acordo com LaVan, existem ao menos sete diferentes tipos de canais, cada um com v\u00e1rias poss\u00edveis vari\u00e1veis para manipular, tais como sua densidade na membrana. C\u00e9lulas de nervos, que transportam informa\u00e7\u00e3o em lugar de energia, podem disparar rapidamente mas com uma energia relativamente pequena. Os electr\u00f3citos t\u00eam um ciclo mais lento, mas liberam mais energia por per\u00edodos maiores. LaVan e seu companheiro Jian Xu desenvolveram um complexo modelo num\u00e9rico para representar a convers\u00e3o da concentra\u00e7\u00e3o de \u00edons em impulsos el\u00e9tricos e o testaram comparando com dados anteriormente publicados sobre eletr\u00f3citos e c\u00e9lulas de nervos para verificar sua precis\u00e3o. A partir disso, consideraram como otimizar o sistema para maximizar a vaz\u00e3o de energia, atrav\u00e9s da modifica\u00e7\u00e3o geral dos tipos de canais.
\nSeus c\u00e1lculos mostram que s\u00e3o poss\u00edveis melhoramentos substanciais. Um projeto de c\u00e9lula artificial pode gerar mais do que 40% de energia a mais, em um \u00fanico pulso, do que um eletr\u00f3cito natural. Outro, poderia produzir valores de pico mais do que 28% maiores. Em princ\u00edpio, dizem os autores, camadas empilhadas de c\u00e9lulas artificiais em um cubo ligeiramente maior do que 4 mm de aresta s\u00e3o capazes de produzir um fluxo de corrente cont\u00ednuo de cerca de 300 microWatts para ativar pequenos dispositivos implantados. As fabrica\u00e7\u00f5es dos componentes individuais de tais c\u00e9lulas artificiais \u2014 inclusive um par de membranas artificiais separados por uma camada isolante e canais de \u00edons, que podem ser criados pela engenharia sobre prote\u00ednas\u00a0 \u2014 j\u00e1 foram demonstrados por outros pesquisadores. Tal como em sua contraparte natural, a fonte de energia para as c\u00e9lulas seria do trifosfato de adenosina (ATP), sintetizado a partir dos a\u00e7\u00facares e gorduras do corpo, com o uso de bact\u00e9rias ou mitoc\u00f4ndrias espec\u00edficas.<\/p>\n

###<\/div>\n

* J. Xu e D.A. LaVan. \u201cDesigning artificial cells to harness the biological ion concentration gradient\u201d. Nature Nanotechnology<\/em>, publicado online em 21 de setembro de 2008.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Via EurekAlert: National Institute of Standards and Technology (NIST) Modelos de c\u00e9lulas de poraqu\u00eas sugerem possibilidades \u201celetrizantes\u201d Anatomia do poraqu\u00ea: O primeiro detalhe mostra as pilhas de eletr\u00f3citos, c\u00e9lulas ligadas em s\u00e9rie (para aumentar a voltagem) e em paralelo (para aumentar a corrente).O segundo detalhe mostra uma c\u00e9lula individual com canais e \u201cbombas\u201d percolando a […]<\/p>\n","protected":false},"author":480,"featured_media":373,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"pgc_sgb_lightbox_settings":"","_vp_format_video_url":"","_vp_image_focal_point":[],"footnotes":""},"categories":[4,19,20,34],"tags":[],"class_list":["post-372","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-biofisica","category-fisica","category-fontes-alternativas-de-energia","category-nanotecnologia"],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/wp-content\/uploads\/sites\/224\/2011\/08\/10176_rel.jpg","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/372","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/wp-json\/wp\/v2\/users\/480"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=372"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/372\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/wp-json\/wp\/v2\/media\/373"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=372"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=372"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=372"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}