Como químicos quebraram regra de 100 anos para criar novo tipo de molécula ⌛💎💣

 

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Antes de novo estudo, moléculas eram consideradas instáveis demais para existir. Descoberta pode dar novas perspectivas para a produção de medicamentos

Os pesquisadores acreditam que a descoberta pode ajudar na formulação de novos medicamentos — Foto: Pexels

Uma equipe de químicos criou uma classe de moléculas que eram consideradas instáveis demais para existir, colocando em xeque uma regra da química orgânica que existe há 100 anos. Além disso, o grupo mostrou que essas moléculas, conhecidas como olefinas anti-Bredt (ABOs), oferecem um novo caminho para criar novos fármacos.

Moléculas orgânicas, feitas principalmente de carbono, costumam ter formas e arranjos específicos. As olefinas ou alcenos, por exemplo, são uma classe que apresenta ligações duplas entre os seus átomos de carbono, de forma que se posicionam no mesmo plano 3D.

Nesse sentido, a regra de Bredt, proposta em 1924 pelo químico Julius Bredt, afirma que, em moléculas pequenas compostas de dois anéis que compartilham átomos, como alguns tipos de alceno, ligações duplas entre dois átomos de carbono não podem existir onde os anéis se juntam – na chamada “cabeça de ponte”. Isso ocorre porque as ligações forçariam a molécula a uma forma 3D que a torna altamente reativa e instável.

Embora a regra tenha chegado aos livros didáticos de química como uma espécie de “axioma” (uma afirmação fundamental que serve como base para um consenso científico), ela não impediu que diversos pesquisadores colocassem o seu conceito à prova.

Pesquisas anteriores sugeriram que é possível criar ABOs que têm uma ligação dupla carbono-carbono na posição da cabeça de ponte. Só que tentativas de sintetizá-los em sua forma completa não tiveram sucesso, já que as condições para reação eram muito complexas.

Um exemplo de molécula anti-Bredt, olefina criada contra a regra do químico e que foi provada possível na pesquisa

(Imagem: Neil Garg)

Para contornar esse obstáculo, o grupo, liderado por Craig Williams, professor da Universidade de Queensland, na Austrália, usou uma fonte de flúor para dar início a uma reação de “eliminação” mais branda, que remove átomos de moléculas. Esse processo resultou em uma molécula que tinha a tal ligação dupla de carbono ABO.

Quando os pesquisadores adicionaram vários agentes de captura – produtos químicos que capturam moléculas instáveis conforme elas reagem – a esse ABO 3D, eles conseguiram produzir vários compostos complexos, que poderiam ser isolados. Isso sugere que as reações de ABOs com diferentes agentes de captura podem servir para sintetizar moléculas 3D, úteis para projetar novos medicamentos.

“Trata-se de uma contribuição histórica”, descreve Williams, à revista Nature. Um artigo que descreve a descoberta dos olefinas anti-Bredt em detalhes e questiona o axioma químico foi publicado na última sexta-feira (01/11/24) no periódico Science.

Agentes de captura

“As pessoas não estão explorando olefinas anti-Bredt porque acham que não podem”, explica Neil Garg, coautor do projeto, em comunicado à imprensa. “Não deveríamos ter regras como essas – ou se as tivermos, elas só deveriam existir com o lembrete constante de que são diretrizes, não regras. Isso destrói a criatividade quando temos regras que supostamente não podem ser superadas”.

Notação de uma ligação dupla de carbono por Bredt: "Gibt Nicht"significa "não existe" em alemão.

Fonte:  Luca McDermott et al., Science, 2024 

Ao contrário de alcenos típicos, ABOs são compostos quirais – moléculas que não combinam perfeitamente com sua imagem espelhada. Ficou confuso? Imagine uma molécula de H20, por exemplo. Ela vai sempre ter a mesma cara: 2 átomos de hidrogênio presos em uma certa angulação a um átomo de oxigênio. Só que nem todas as moléculas são assim. Em algumas delas, dá para rotacionar, translacionar átomos e assim, fazer com que elas não fiquem iguais à sua imagem espelhada.

Garg e seus colegas sintetizaram e capturaram um ABO que era enantioenriquecido, o que significa que eles produziram mais de um par espelhado do que do outro. Essa descoberta sugere que olefinas anti-Bred podem ser usadas como blocos de construção não convencionais para compostos enantioenriquecidos, quer servem na fabricação de diferentes remédios.

“Há um grande incentivo na indústria farmacêutica para desenvolver reações químicas que dão estruturas tridimensionais como as nossas, porque elas podem ser usadas para descobrir novos medicamentos”, conclui Garg. “O que este estudo mostra é que, ao contrário de cem anos de sabedoria convencional, os químicos podem fazer e usar olefinas anti-Bredt para fazer novos produtos”.

Fontes: 
https://revistagalileu.globo.com/ciencia/noticia/2024/11/como-quimicos-quebraram-regra-de-100-anos-para-criar-novo-tipo-de-molecula.ghtml

https://canaltech.com.br/ciencia/livros-de-quimica-terao-de-ser-atualizados-apos-regra-ter-sido-comprovada-falsa/

https://www.tecmundo.com.br/ciencia/294566-cientistas-contestam-regra-centenaria-reformulam-quimica-organica.htm

Nanofibras de celulose reforçam máscaras cirúrgicas 💉😷

Grupo do Espírito Santo desenvolve revestimento com material extraído de bagaço da cana-de-açúcar

Imagem fapesp.br

A engenheira química Luciana Zortea, da Universidade Federal do Espírito Santo (Ufes), conhecia há anos a possibilidade de produzir nanofibras de celulose a partir do bagaço da cana-de-açúcar. Com diâmetro entre 39 nanômetros (nm) e 48 nm, o material forma uma película esbranquiçada e porosa, que permite a passagem do ar, mas filtra partículas sólidas.

O início da pandemia de coronavírus, em 2020, motivou a discussão sobre a eficácia das máscaras de proteção. O vírus Sars-CoV-2 possui um diâmetro de 50 a 200 nm e talvez fosse grande demais para ultrapassar uma barreira composta de nanofibras de celulose. “Na época, as pessoas usavam muitas máscaras que, além de desconfortáveis, não eram eficazes contra o vírus”, diz ela. O consumo de máscaras descartáveis aumentou rapidamente como forma de proteção contra o agente causador da Covid-19.

Ainda em 2020, a startup de nanotecnologia Nanox, de São Carlos (SP), e a fabricante paulistana de brinquedos Elka desenvolveram uma máscara respiratória reutilizável com um filtro descartável PFF2 – sigla de peça facial filtrante, também conhecida como N95 – capaz de reter poeira, aerossóis e agentes biológicos, e um composto antimicrobiano à base de prata criado pela Nanox com apoio do programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (Pipe), da FAPESP.

Em paralelo, Zortea e seus colegas da Ufes Jordão Moulin, Michel Picanço e Iara Rebouças criaram protótipos de máscaras faciais com nanofibras de celulose produzidas a partir do processamento mecânico de resíduos de bagaço de cana-de-açúcar. O primeiro passo do processo de desenvolvimento foi submeter o material a um pré-tratamento com hidróxido de sódio (NaOH) para remover compostos indesejados como a lignina, que forma a estrutura das plantas. Em seguida, o bagaço foi colocado em contato com a enzima celulase, que quebra a celulose em fibras menores. Como resultado, as nanofibras se separaram. Por fim, a nanofibra foi aplicada com spray sobre a máscara de tecido, como detalhado em um artigo publicado em março na Journal of Material Research and Technology.

Em testes de laboratório, a eficiência de filtração antimicrobiana das máscaras produzidas por esse método foi de 99,80%, enquanto a das máscaras do mesmo material sem o revestimento foi inferior a 95%, o mínimo exigido. “Não imaginava que os resultados seriam tão bons”, diz Zortea.

Segundo ela, a proteção foi equivalente à das máscaras mais eficazes, como as PFF2 e PFF3. Os testes de respirabilidade mostraram muita variação e serão refeitos. O grupo da Ufes está em busca de novas fontes de financiamento para dar sequência às pesquisas com a finalidade de concluir o desenvolvimento, depositar patentes e examinar as possibilidades de licenciamento.

Nanofibras de celulose já são produzidas em escala comercial ou piloto nos Estados Unidos, Canadá, Brasil, Japão, Suécia, Noruega, China e Israel.

Fonte: https://revistapesquisa.fapesp.br/nanofibras-de-celulose-reforcam-mascaras-cirurgicas/