Em 2018, metade do Praªmio Nobel foi concedido a Arthur Ashkin, o fa­sico que desenvolveu uma pina§a a³ptica, o uso de um feixe de laser fortemente focado para isolar e mover objetos em escala ma­cron (do tamanho de gla³bulos vermelhos). Agora Justus Ndukaife, professor assistente de engenharia elanãtrica na Universidade de Vanderbilt, desenvolveu a primeira pina§a opto-termoeletrohidrodina¢mica, nanotweezers a³pticos que podem capturar e manipular objetos em uma escala ainda menor.

O artigo, "Captura e manipulação de objetos sub-10 nm e biomoléculas usando pina§as opto-termoeletrohidrodina¢micas" foi publicado online na revista Nature Nanotechnology em 31 de agosto.

O artigo foi escrito por Ndukaife e os alunos de graduação Chuchuan Hong e Sen Yang, que estãoconduzindo pesquisas no laboratório de Ndukaife.

As pina§as a³pticas em escala de ma­cron representam um avanço significativo na pesquisa biológica, mas são limitadas no tamanho dos objetos com os quais podem trabalhar. Isso ocorre porque o feixe de laser que atua como a pina§a de uma pina§a a³ptica são pode focar a luz do laser em um determinado dia¢metro (cerca de metade do comprimento de onda do laser). No caso da luz vermelha com comprimento de onda de 700 nana´metros, a pina§a pode focar e manipular apenas objetos com um dia¢metro de aproximadamente 350 nana´metros ou mais usando baixa potaªncia. a‰ claro que o tamanho érelativo, portanto, embora um tamanho de 350 nana´metros seja extremamente pequeno, ele deixa de fora as moléculas ainda menores, como va­rus, que chegam a 100 nana´metros, ou DNA e protea­nas que medem menos de 10 nana´metros.

A técnica que Ndukaife estabeleceu com OTET deixa vários ma­crons entre o feixe de laser e a molanãcula que ele estãocapturando, outro elemento importante de como essas novas e minaºsculas pina§as funcionam. "Desenvolvemos uma estratanãgia que nos permite pina§ar objetos extremamente pequenos sem expa´-los a luz de alta intensidade ou calor que pode danificar a função de uma molanãcula", disse Ndukaife. "A capacidade de capturar e manipular esses pequenos objetos nos da¡ a capacidade de entender a maneira como nosso DNA e outras moléculas biológicas se comportam em grande detalhe, em umnívelsingular."

Antes da OTET, moléculas como as vesa­culas extracelulares são podiam ser isoladas usando centra­fugas de alta velocidade. No entanto, o alto custo da tecnologia inibiu uma ampla adoção. O OTET, por outro lado, tem o potencial de se tornar amplamente dispona­vel para pesquisadores com ora§amentos menores. As pina§as também podem classificar objetos com base em seu tamanho, uma abordagem importante ao procurar exossomos específicos, vesa­culas extracelulares secretadas por células que podem causar meta¡stases. Os exossomos variam em tamanho de 30 a 150 nana´metros, e a classificação e investigação de exossomos específicos costumam ser desafiadores.

Outras aplicações da OTET que Ndukaife prevaª incluem a detecção de patógenos por aprisionamento de va­rus para estudo e pesquisa de protea­nas que contribuem para condições associadas a doenças neurodegenerativas , como Alzheimer. Ambas as aplicações podem contribuir para a detecção precoce de doenças porque as pina§as podem capturar efetivamente baixos na­veis de molanãculas, o que significa que uma doença não precisa estar totalmente desenvolvida antes que as moléculas causadoras de doenças possam ser pesquisadas. OTET também pode ser combinado com outras técnicas de pesquisa, como biofluorescaªncia e espectroscopia.

“O canãu éo limite quando se trata de aplicações de OTET”, disse Ndukaife, que colaborou com o Centro de Transferaªncia e Comercialização de Tecnologia para registrar a patente dessa tecnologia. "Estou ansioso para ver como outros pesquisadores aproveitara£o suas capacidades em seu trabalho."