A curiosidade sobre como transformar as próprias moléculas da natureza em ferramentas úteis levou os cientistas a desenvolver novos materiais “inteligentes” feitos a partir delas. Quina Alcalóides – Uma classe de compostos vegetais que têm sido valorizados no tratamento da malária e de doenças cardíacas. Esses minúsculos materiais se comportam quase como computadores químicos, revelando a presença de certas substâncias emitindo luz ou mudando de cor.
A pesquisa foi conduzida pelos professores Nicola’ Agius e David Magri da Universidade de Malta e pelas doutoras Catherine Ashton e Helen Willcock da Universidade de Loughborough. Seu trabalho foi publicado na revista Progresso do RSCmostra como moléculas inspiradas na natureza podem ser reprojetadas em materiais inteligentes capazes de detectar minerais essenciais para a saúde humana.
O professor Magri disse que a equipe “demonstrou polímeros baseados em produtos naturais fluorescentes como materiais inteligentes de origem sustentável”, enfatizando seu objetivo de criar tecnologias de detecção eficientes e ambientalmente responsáveis.
A equipe do professor Magri irá Quina Os alcalóides – quinidina, quinina, cinconina e cinconidina – foram combinados com a acrilamida química compatível com água para criar quatro novos polímeros. Cada polímero é impossivelmente pequeno, milhares de vezes mais fino que um fio de cabelo humano, mas brilha em um azul vívido sob a luz ultravioleta, um tipo de radiação invisível que torna as substâncias fluorescentes visíveis aos humanos. Este brilho mostra que o brilho natural do alcalóide é retido mesmo depois de ser tecido em longas cadeias poliméricas – uma estrutura construída pela ligação de muitas moléculas pequenas em sequência.
Em testes de laboratório, os polímeros comportaram-se como minúsculos circuitos lógicos. Eles brilham em condições ácidas, mas escurecem quando sais como cloreto, brometo ou iodeto são adicionados. Quando o ácido e o iodeto estão presentes na água ao mesmo tempo, o material muda de incolor para amarelo, realizando efetivamente uma operação “E” – um termo lógico emprestado dos cálculos que significa que ambas as condições devem ser atendidas para produzir um resultado. Essa transição visível torna a detecção de iodeto tão simples quanto observar a mudança de cor de um líquido.
O professor Magri explicou que o iodeto é um mineral essencial para a saúde humana e ajuda a prevenir doenças relacionadas à tireoide, como o bócio. “Os departamentos de saúde do governo podem considerar esta tecnologia útil para garantir que os fabricantes de alimentos e bebidas cumpram as diretrizes rigorosas para o teor de iodo na água potável e nos alimentos”, disse ele.
A equipe descobriu que a mudança de cor vem de uma atração elétrica sutil chamada interações π-ânion. Simplificando, é uma força de tração fraca, mas significativa, entre os íons de iodeto carregados negativamente e as regiões carregadas positivamente dentro do polímero. Esta atração suave muda a forma como os eletrões se movem dentro da molécula grande, fazendo com que ela absorva e reflita a luz de forma diferente – o que os nossos olhos vêem como amarelo.
interessantemente, QuinaAcontece que a reação baseada em polímero é mais responsiva do que sua versão mais simples de molécula única. Eles até detectaram rapidamente vestígios de iodeto. Isso acontece porque o ambiente carregado do polímero potencializa esses efeitos elétricos sutis, tornando as reações químicas amplificadas e mais fáceis de observar.
Igualmente importante, os investigadores demonstraram que o brilho da quinidina e dos polímeros de quinina é tão intenso como o brilho das moléculas naturais originais. Em outras palavras, transformá-los em polímeros não diminui o seu brilho. A fluorescência azul única do quinino – há muito usada como referência para medir a emissão de luz em fotoquímica – permanece tão brilhante nestes novos materiais como na natureza.
Além do laboratório, este trabalho aponta para uma ideia mais ampla: a química pode ser usada para imitar a lógica de tomada de decisão dos computadores. O conceito, conhecido como lógica molecular, usa mudanças na luz ou na cor para representar resultados, assim como a eletrônica digital usa 1s e 0s. Ao converter insumos químicos simples, como acidez ou concentração de sal, em resultados de cores visíveis, esses materiais inteligentes poderão formar a base de futuros sensores para testes médicos, monitoramento ambiental e até mesmo sistemas de computação em nível molecular.
No futuro, Magri e sua equipe esperam aprofundar a compreensão de como essas interações moleculares produzem efeitos visuais tão claros. Eles também planejam usar o mesmo método para detectar outros íons biologicamente ou ambientalmente importantes. “Estão em curso pesquisas para compreender melhor esta interação supramolecular”, explicam os investigadores, referindo-se à forma como as moléculas se organizam e comunicam sem formar ligações químicas diretas. O seu trabalho contínuo reflete a tendência evolutiva da química em direção a materiais inteligentes e sustentáveis que aprendem com a natureza e atendem às necessidades modernas.
Referência do diário
Ágio, Nicola’; Ashton, Catherine J.; Wilcock, Helen; e Magri, David C. “Copolímeros alcalóides Cinchona como supressores de fluorescência e portas colorimétricas e lógicas para detecção de iodeto.” Progresso RSC, 2025. doi: https://doi.org/10.1039/d5ra01281c
Sobre o autor
Nicolau Agius Concluiu graduação e mestrado em química estudando portas lógicas poliméricas baseadas em produtos naturais fluorescentes com o professor David C. Magri. Ela ganhou experiência no setor como estagiária na Trelleborg Sealing Solutions e Smart Materials Ltd., uma start-up de espuma auxética. Ela ingressou no Grupo Calvino como estagiária estudando redes poliméricas responsivas como materiais inteligentes bi-estímulos reversíveis. Suas realizações acadêmicas incluem o Dean’s Distinguished Master’s Award, o Medichem Award em Química Orgânica e o Torrent Award em Química Analítica. Nicola está cursando doutorado em metamateriais na Universidade de Malta, trabalhando no desenvolvimento de polímeros que mudam de forma.
Dra. é Técnico Sênior de Pesquisa em Bioquímica no Lancaster Environment Center da Lancaster University. Ela possui mestrado em Química pela Lancaster University e doutorado em Engenharia Química e de Materiais pela Loughborough University. Seu doutorado se concentrou no desenvolvimento de ressonância magnética macromolecular e agentes de imagem óptica. Depois de mudar de curso, Caty agora trabalha em bioquímica, analisando proteínas e enzimas essenciais para a maquinaria fotossintética para ajudar a melhorar a produtividade e a tolerância climática das culturas de feijão-caupi e soja.
Helen Wilcock é professor sênior de Ciência de Materiais na Universidade de Loughborough, onde lidera um grupo diversificado e multidisciplinar focado no controle de propriedades de polímeros por meio do ajuste de estrutura e função. A pesquisa de Helen concentra-se no desenvolvimento de partículas poliméricas e nanocompósitos, particularmente para aplicações de detecção e imagem. Ela tem vasta experiência de trabalho com a indústria e fez parte da equipe que ganhou o RSC Industry-Academic Partnership Award em 2018. Ela é presidente do Macro Group UK – o grupo de química de polímeros pura e aplicada da Royal Society of Chemistry (RSC) e da Society of the Chemical Industry (SCI).
David Magri é professor da Universidade de Malta e lidera uma equipe de pesquisa que desenvolve moléculas e materiais baseados em lógica inteligente. Ele recebeu seu bacharelado (grau de quatro anos) e doutorado com honras pela Western University, Londres, Ontário, Canadá, e atuou como pesquisador de pós-doutorado com o professor AP de Silva na Queen’s University Belfast, Irlanda do Norte. Depois de lecionar por quatro anos na Universidade da Ilha do Príncipe Eduardo, no Instituto de Tecnologia de Ontário e na Universidade Acadia, no Canadá, ele se mudou para a República das Ilhas Malta, no Mar Mediterrâneo. Ele é duas vezes vencedor do Prêmio Malta de Inovação Científica. 8 horaso Ele recebeu o prêmio Czarnik Emerging Investigator na Conferência Internacional sobre Sensores Moleculares e Portas Lógicas Moleculares em Xangai, China, em outubro de 2025.
