Espectroscopia de força em moléculas únicas e materiais “não usuais”: fundamentos e aplicações

Descrição

Este projeto envolve duas frentes de pesquisa independentes que serão desenvolvidas com a técnica de espectroscopia de força por pinças ópticas (e técnicas complementares): (a) o estudo das interações da molécula de DNA com ligantes, como fármacos e proteínas; e (b) a manipulação óptica de materiais “não usuais”, visando o desenvolvimento de novas aplicações para a técnica de pinça óptica. Na primeira linha pretendemos caracterizar fármacos e outros tipos de ligantes que interagem com a molécula de DNA e modificam suas funções. Muitos fármacos quimioterapêuticos conhecidos têm a molécula de DNA das células cancerosas como alvo principal, de modo que uma compreensão completa de sua ação só pode ser alcançada através da caracterização de suas interações com o biopolímero. Iremos testar neste projeto, além de compostos já conhecidos, também compostos inéditos - potenciais agentes quimioterapêuticos. Esses novos candidatos a fármaco serão testados ainda em células vivas, permitindo-nos investigar as correlações entre as características da ligação DNA-fármaco e a efetividade real de tal medicamento em células; uma abordagem eficiente mas pouco explorada na literatura. O estado-da-arte neste campo de pesquisa é o uso de técnicas de molécula única para investigar as interações, manipulando e estirando uma única molécula de DNA. Vamos usar essa abordagem aqui com a técnica de pinça óptica, realizando ensaios de espectroscopia de força. Na segunda linha, o objetivo principal é identificar e caracterizar a dinâmica de materiais “não usuais” (para a comunidade de pinças ópticas e física biológica em geral), como isolantes topológicos, semicondutores, polímeros condutores e materiais magnéticos, dentre outros; quando submetidos a um laser fortemente focalizado, constituindo uma pinça óptica. Alguns destes materiais apresentam comportamentos peculiares em tal situação, executando um movimento periódico. Não há quase nenhum trabalho na literatura sobre este assunto; praticamente todas as aplicações atuais da técnica de pinça óptica usam partículas dielétricas. Nosso grupo é de fato o fundador desta linha de pesquisa, cujo potencial de aplicação em física biológica e áreas correlatas é imenso; em especial na investigação de propriedades dinâmicas de macromoléculas e na reologia de interfaces de matéria mole (soft matter).

Palavras-chave

• pinça óptica
• novos materiais
• forças ópticas
• semicondutores
• nanoestruturas
• DNA
• interações intermoleculares

Grupo de pesquisa

Grupo de Pesquisa em Física Biológica Marcelo José Vilela

Financiamento

Com financiamento