Representação artística de um nanorrobô produzida por IA.

Não há quem não saiba o que são robôs, não é verdade? Robôs são máquinas programadas e que executam tarefas de forma automática. O termo, surgido há cerca de cem anos em uma obra de ficção científica do escritor checo Karel Čapek, também serve para identificar máquinas “com cara de gente”, como as que vemos nos filmes.

Karel Čapek. Fonte: Wikimedia

Mas, você sabe o que são nanorrobôs? Devem ser robôs bem pequenininhos, certo? Certo! Nanorrobôs são máquinas espetaculares, que passaram a ser desenvolvidas e aprimoradas nos últimos anos para missões bem especiais. Vamos conhecê-las!

Pequenininhos, mesmo!

Tudo o que começa com o prefixo “nano”, quando o assunto é ciência e tecnologia, é bem pequeno. E bota pequeno nisso! Para se ter uma ideia, um nanômetro equivale a um bilionésimo de metro (1 nm = 10⁻⁹ metros). Se esse número não diz muita coisa, basta imaginar a espessura de um fio de cabelo... e dividi-la por cem mil! É muito pequeno, atômico mesmo! Tanto, que só pode ser visto com microscópios eletrônicos, que são os mais potentes. Aliás, se usamos átomos como referência, 1 nm equivale a algo entre 3 a 5 átomos alinhados.

Com essa medida em mente, podemos pensar, de modo geral, em nanorrobôs: são máquinas construídas em escala nano, ou seja, com porções muito reduzidas, atômicas, de matéria. E, mesmo assim, são capazes de realizar tarefas complexas, como transportar medicamentos para dentro de células cancerosas, por exemplo. Elas são compostas por um motor, que possibilita seus movimentos, e por um sensor, que permite uma resposta diante de determinadas situações.

E, ao contrário do que manda a nossa imaginação (não há como não imaginá-los como aquelas máquinas humanoides dos filmes), eles, de modo geral, são mais parecidos com um pedaço de tecido com capacidade de reação: quando “percebem” um alvo (uma célula cancerosa, por exemplo), podem mudar de forma, catalisar (ou seja, acionar uma reação) e “disparar” uma substância.

Viagem Fantástica

Ainda não conseguimos criar uma tecnologia que reduza o tamanho de um objeto; porém, já temos nas lâminas dos microscópios muitos nanorrobôs especialmente criados para missões semelhantes à do filme. Vamos descobrir quando tudo começou.

Entram em cena os “nanobots”

Richard Feynman. Fonte: Wikipedia.

O ano era 1959. Em uma conferência nos Estados Unidos, o físico Richard Feynman, vencedor do Prêmio Nobel em 1965, usou pela primeira vez a expressão “nanobots” (em português, “nanorrobôs”) para se referir a futuras máquinas, em escala nanométrica, capazes de curar doenças cardíacas com intervenções ao mesmo tempo muito reduzidas e precisas. Alguns anos depois, outro cientista, Eric Drexler, aproveitou a ideia para escrever um livro em que falava da possibilidade de construção de máquinas em escala molecular, para uso em aplicações no campo da biologia celular.

Em 1999, o físico Robert Freitas Jr. lançou o primeiro estudo com foco na viabilidade e no desenvolvimento desses aparelhos. Ele propôs a criação de nanorrobôs médicos, a que batizou “respirócitos” – sua função seria semelhante à dos glóbulos vermelhos. A partir de então, os estudos e as invenções não pararam mais!

Desafios

Tendo em mente o tamanho das máquinas, podemos concluir que sua produção implique porções minúsculas de materiais e ferramentas igualmente nanoscópicas – o que pede investimentos altos e muito conhecimento. E é isso mesmo! Em nosso tempo, os nanorrobôs são produzidos a partir de materiais orgânicos, como proteínas e polinucleotídeos (moléculas formadas por nucleotídeos, que são os blocos básicos do DNA e RNA), e também a partir de materiais inorgânicos como metais (como a prata e o ouro) ou diamante.

Nanomotor helicoidal coberto por um filme de ferro. Fonte: Wikipedia.

A coisa, porém, é bem complexa. Como observamos alguns parágrafos acima, essas máquinas possuem sensores e propulsores, e podem até contar com depósitos para o transporte de outros materiais em escala nano. Muitas vezes, inclusive, seu desenho foge à ideia que temos do que seria uma máquina – com engrenagens e braços, por exemplo, comuns aos equipamentos mecânicos que fazem parte do nosso dia a dia.

Essa complexidade torna o desenvolvimento dos nanorrobôs muito desafiador. Como construir componentes tão pequenos? Como energizá-los? Como, enfim, comunicar-se com eles? E é necessário pensar, também, em como o ambiente em que vão atuar reage à sua presença – poderá ocorrer, por exemplo, algum tipo de contaminação? E, depois que a tarefa for cumprida, o organismo ou ambiente hospedeiro precisará “expulsar” os nanorrobôs? Os cientistas estão buscando respostas a essas e outras perguntas. Eles buscam soluções em um maior conhecimento da própria natureza (do funcionamento dos tecidos humanos, por exemplo), em técnicas ainda mais refinadas para a construção das máquinas, para a comunicação com os “nanos” e para o controle das substâncias que podem ser transportadas por eles.

Mesmo com tantos desafios, o campo da nanorrobótica está crescendo. Um exemplo recente – do segundo semestre de 2024 – vem do Instituto Karolinska, da Suécia. Lá, pesquisadores criaram nanorrobôs que matam células cancerosas e reduzem o crescimento de tumores. Ao “ler” o tecido celular onde estão mergulhados – a partir do contato com substâncias químicas e até de respostas eletromagnéticas associadas ao metabolismo –, eles são capazes de identificar as células doentes, que, então, são atacadas e destruídas, sem prejuízo às células saudáveis.

Outras aplicações

Se os usos e o potencial da nanorrobótica na Medicina são apaixonantes, imagine que os “nanos” também podem ser usados em muitas outras áreas. Quer alguns exemplos?

• Na restauração e limpeza de obras de arte e peças arqueológicas, que pedem, sempre, intervenções muito cuidadosas;
• Na montagem e reparação de componentes eletrônicos em escala microscópica;
• Na despoluição de rios e no tratamento da água;
• No monitoramento e na nutrição de zonas de cultivo.

Para todos esses casos, vale observar, não estamos falando de nanorrobôs isolados, mas de verdadeiros “exércitos” de nanomáquinas.

E o Brasil?

Em nosso país, há várias iniciativas no campo da nanotecnologia, inclusive algumas que trabalham com nanorrobôs. Na medida, porém, em que esse é um campo que exige grande investimento, muita especialização e interdisciplinaridade, o Brasil não está na vanguarda – caso de países como Estados Unidos, China, Japão, Alemanha, Coreia e Suíça. Esse “clube”, aliás, é bem restrito!

Mas, onde estão os nossos “nanoexperts”?

Entre os centros acadêmicos de pesquisa e formação na área de nanotecnologia – que abrange a nanorrobótica -, podemos citar as seguintes instituições: Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ); Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio); Universidade de São Paulo (USP); Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG); Universidade Federal do Paraná (UFPR); Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP); Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

Da ficção... para a sua vida!

O caminho dos nanorrobôs é longo e está só começando (e olhe, que já são muitas as conquistas!). E, com o aporte de novas tecnologias às pesquisas – como as de novos materiais e, certamente, a da IA –, é de se esperar que, nos próximos anos, tenhamos muitas notícias sobre essas “maquininhas” tão instigantes. Um dos campos mais promissores, sem dúvida, é o da saúde, no tratamento de tumores, na reconstrução de tecidos, no ataque a vírus e no tratamento de aneurismas, por exemplo.

#DESAFIO: 

Agora, pare, pense e planeje: se você fosse um cientista, que tipo de solução você criaria usando nanorrobôs?