Nanomáquinas promovem fenômenos inovadores disruptivos

Se em tempos atrás não era possível pensar em uma nova Revolução Industrial hoje temos na emergente Nanotecnologia uma efetiva revolução que está transformando a Indústria e o mundo em que vivemos de uma forma e com velocidade nunca antes imaginada.

A manipulação da matéria estruturada no nível nanométrico para a geração de nanomáquinas nos dá no presente a real condição de revolucionarmos o mundo macrométrico acelerando ainda mais o desenvolvimento e o progresso para garantir o bem da humanidade.

A primeira geração de nanomáquinas surge em 2005 e, quatro anos mais tarde, evoluem para nanomáquinas de segunda geração mais avançadas, porém com aplicação limitada. Em 2011, entretanto, foi possível produzir nanomáquinas de terceira geração ainda mais complexas, cuja utilização foi em muito ampliada. Hoje as nanomáquinas como as conhecidas e difundidas máquinas macroscópicas invadem nosso cotidiano sendo diferenciadas, basicamente, pelas suas dimensões da ordem do bilionésimo de metro. Entenda-se “máquina”, contudo, como um “dispositivo ou aparelho” que executa uma tarefa ao ser fornecida a ele energia.

De forma, categórica, o termo nanomáquina pode ser empregado para distinguir uma máquina cujo tamanho é da ordem de um nanômetro (um milionésimo de um milímetro). Uma nanomáquina pode ser entendida como uma “máquina molecular” que executa determinada função ao receber um estímulo externo que pode ser elétrico, luminoso, químico ou térmico.

As nanomáquinas podem ser naturais ou artificiais. As principais nanomáquinas naturais são máquinas moleculares cujo funcionamento garante os processos vitais do nosso organismo. Dentre as nanomáquinas naturais podem ser citadas a Proteína Miosina (ou Proteína Motora, uma enzima que converte energia química em mecânica) e a Enzima F0F1-ATP sintase (um pequeno complexo de proteínas) considerado o menor motor giratório do mundo e do qual a vida depende.

As nanomáquinas artificiais (embora possam parecer algo novo) já eram previstas lá em 1959. Efetivamente, por volta de 1979, equipe de pesquisadores do Departamento de Química e Biologia da Universidade de Kyushu, no Japão, construiu aquele que é considerado o primeiro protótipo de nanomáquina artificial. Tratava-se de uma molécula que funcionava como uma chave liga-desliga acionada pela luz.

As nanomáquinas se prestam para a execução de tarefas tais como a fabricação de nanosensores, nanofios ou nanocircuitos para o aumento de velocidade e intensidade da transmissão da informação, por exemplo. São pensadas, também, para a avaliação clínica de doenças existentes em pontos internos do organismo humano que não podem ser acessados de forma macro sem cirurgias invasivas. Outra aplicação da Nanotecnologia é a criação de nanotransmissores para a destruição de nanopartículas tóxicas presentes no ar e na água ou a criação de nanomateriais para a produção de utensílios de uso diário mais duráveis e com menor risco de contaminação, dentre outras possibilidades.

As nanomáquinas já produzidas e em funcionamento atualmente são movidas por combustíveis de natureza eletroquímica, química, térmica ou fotoquímica. A partir daquele primeiro protótipo de 1979 já foram desenvolvidas nanomáquinas artificiais capazes de simular movimentos semelhantes aos dos músculos naturais, por exemplo. Outros dispositivos nanométricos são os caminhões moleculares e os nanoelevadores para transporte de medicamentos no interior do organismo humano, bem como os rotores moleculares e as nanoválvulas para controle e liberação de conteúdos entre células.

Porém, com o desenvolvimento das nanomáquinas a sustentabilidade não mais pode ser considerada apenas para o mundo macro e assim estudos correspondentes necessitam ser iniciados para a instituição das necessárias regras e normas para o mundo nanométrico.

Dentre as diretrizes da Nanotecnologia está a ideia do “fazer mais com menos”. Assim, inevitavelmente, há de se preocupar com os possíveis efeitos da utilização da Nanotecnologia sobre o meio ambiente e, principalmente, sobre a saúde humana, dada ainda ser pouco experimentada. É exigido, então, pensar criteriosamente a sustentabilidade quando se trata das nanomáquinas desde a concepção até a execução das mesmas.

É importante observar, também, que as nanomáquinas constituem inovação disruptiva no sentido que encerram fenômenos segundo os quais são inovações que transformam o mundo mediante a introdução de novas possibilidades alterando o existente e desestabiliza os conceitos que antes dominavam ou orientavam a realidade.

As nanomáquinas, enquanto inovação disruptiva, impactará fortemente em novas maneiras de pensar e agir tanto na Indústria quanto na vida das pessoas. Inúmeros processos serão simplesmente abandonados, tornados obsoletos. Novos modelos estruturais serão exigidos. Um novo paradigma é criado, pois as tecnologias evolutivas deixam de ser consideradas absolutas. A inovação disruptiva das nanomáquinas não agrega valor, pois as nanomáquinas criam um novo valor antes inexistente.

As possibilidades de aplicação das nanomáquinas artificiais são ilimitadas e passam a ser pensadas cada vez com maior intensidade. É evidenciado que a Nanotecnologia pode ser aplicada no desenvolvimento de sensores inerciais, acelerômetros, transmissores, turbinas, bombas de fluidos, sensores de pressão e de vazão, dentre outros. Mas, as possibilidades vão a cada dia se ampliando e dentre as aplicações mais inolvidáveis das nanomáquinas surgem estudos para gerar proteínas sintéticas (proteínas biônicas) capazes de executar as principais atividades das proteínas biológicas.

O futuro já chegou. As nanomáquinas não apenas já abriram as portas de uma nova Revolução Industrial, inovadora e disruptiva, jamais concebida, como, também, obrigam pensar a sustentabilidade no mundo nanométrico que em muito é mais complexa e exigente que no mundo macrométrico onde pensávamos possuir amplo controle.

*Artigo escrito por Carlos Magno Corrêa Dias, Professor, Pesquisador e Extensionista na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) e Líder (Coordenador) do Grupo de Pesquisa em Desenvolvimento Tecnológico e Científico em Engenharia e na Indústria (GPDTCEI) da UTFPR/CNPq. O do Grupo de Pesquisa em Desenvolvimento Tecnológico e Científico em Engenharia e na Indústria (GPDTCEI) é colaborador voluntário do blog Giro Sustentável.

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