Uma equipe de pesquisa liderada pela Faculdade de Engenharia da Universidade de Oxford (Reino Unido) mostrou que é possível projetar um processo mecânico quântico dentro das proteínas, abrindo a porta para nova classe de tecnologias biológicas baseado em quanta.
Um estudo publicado na revista Nature relata a criação de uma nova classe de biomoléculas – proteínas fluorescentes sensíveis ao magnetismo (ou MFPs) que podem interagir com campos magnéticos e ondas de rádio. Isto é conseguido através de interações mecânicas quânticas dentro da proteína que ocorrem quando ela é exposta à luz do comprimento de onda apropriado.
Embora os efeitos quânticos tenham sido anteriormente demonstrados como fundamentais para alguns processos biológicos (como a navegação em aves), esta é a primeira vez que foram desenvolvidos para criar uma nova família de tecnologias práticas. Isso marca uma mudança: observação de efeitos quânticos na natureza ao seu design intencional para uso no mundo real.
Os pesquisadores já estão explorando as possibilidades de utilização dessas tecnologias na biomedicina. Como parte do estudo, a equipe criou um protótipo de dispositivo de imagem que pode encontrar proteínas modificadas usando um mecanismo semelhante à ressonância magnética (MRI) comumente usada em hospitais.
No entanto, ao contrário da ressonância magnética, pode rastrear moléculas específicas ou expressão genética num organismo vivo. Essas medidas são necessárias para resolver problemas médicos, como distribuição direcionada de medicamentos e monitoramento de alterações genéticas em tumores.
Para criar as proteínas modificadas, a equipe de pesquisa utilizou uma técnica de bioengenharia conhecida como evolução dirigida. Neste método, mutações aleatórias são introduzidas na sequência de DNA que codifica a proteína, criando milhares de variantes com propriedades alteradas. Opções de alto desempenho são selecionadas nesta coleção e o processo é repetido. Depois de numerosas rodadas sucessivas de evolução dirigida, As proteínas selecionadas mostraram sensibilidade a campos magnéticos. melhorou significativamente.
Alcançar este avanço exigiu uma abordagem interdisciplinar ambiciosa, combinando conhecimentos de biologia de engenharia, inteligência quântica e artificial. Acredita-se que esta pesquisa seja a primeira a usar sua interseção para criar uma nova tecnologia.
“A natureza encontrou uma solução para nós”
Gabriel Abrahams, primeiro autor do artigo e aluno de pós-graduação na Faculdade de Ciências da Engenharia, classificou o trabalho como “uma descoberta extremamente emocionante”. “O que me surpreende é o poder da evolução.“Ainda não sabemos como criar um sensor quântico biológico verdadeiramente bom a partir do zero, mas ao guiar cuidadosamente o processo evolutivo das bactérias, a natureza encontrou uma solução para nós.”
O autor principal do estudo, Professor Associado Harrison Steele da Faculdade de Ciências da Engenharia, disse: “Nosso estudo destaca a dificuldade de prever o caminho tortuoso que leva da ciência básica ao progresso tecnológico. Por exemplo, a nossa compreensão dos processos quânticos que ocorrem dentro do MFP foi alcançada apenas por especialistas que passaram décadas estudando como os pássaros navegam utilizando o campo magnético da Terra.
Enquanto isso, as proteínas que serviram de ponto de partida para a criação do MFP vieram da aveia comum.”
