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| Coronavírus: imagem mostra vírus atacando células humanas (Flickr/Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas dos Estados Unidos/Divulgação) |
Para desenvolver uma vacina nova contra um vírus recém-descoberto, é preciso entender a maneira como esses vírus entram nas células, como eles as usam para se autorreplicarem, e de que forma um determinado antígeno pode neutralizá-los. Esses processos envolvem estruturas moleculares muito pequenas. Os microscópios eletrônicos são importantes, mas não seria possível caracterizá-las de forma mais completa sem o auxílio de outro poderoso instrumento que permite obter medidas precisas de suas massas. Esse instrumento é conhecido como espectrômetro de massa, e sem ele, provavelmente as batalhas travadas para a descoberta de novas vacinas seriam mais extensas e demoradas.
Campo magnético e espectrômetro
Vou mostrar um dos processos envolvidos no funcionamento de um espectrômetro de massa, a partir de um experimento simples que realizei usando ímãs, duas diferentes esferas de aço e uma rampinha improvisada com réguas. Primeiramente fiz descer pela rampa a esfera mais pesada. Pode-se notar que ao passar pelo campo magnético ela sofre um pequeno desvio, devido à força de atração exercida pelo ímã. Logo após, fiz descer outra esfera mais leve, e pode-se ver claramente que ela sofre um desvio maior. O que isso mostra? Que objetos mais pesados desviam menos as suas trajetórias. Isso de certa forma parece um tanto intuitivo, mas a visualização do efeito no vídeo ajuda a entender.
Mas o que isso tem a ver com o espectrômetro de massa?
Substitua as esferas do meu experimento por íons obtidos de microscópicas partículas, presentes nos vírus, proteínas, e antígenos, que são peças importantes das pesquisas sobre vacinas, mas que, ao contrário das esferas de aço, não poderiam ter suas massas medidas em uma balança (foto).
Na química, a maioria dos átomos e moléculas têm suas massas conhecidas. Assim, sabendo o valor da massa total de um composto, pode-se chegar à sua constituição, ou seja, de que material ele é formado. Em um espectrômetro de massa, íons são arremessados em um campo magnético e sofrem diferentes desvios. Essas partículas desviadas são captadas por um detector, e a partir daí, com auxílio de programas de computação, os pesquisadores descobrem quais são os compostos analisados no experimento.
Se você desejar entender um pouco melhor o funcionamento de um espectrômetro de massa, eu sugiro que assista o vídeo a seguir.
Pra quem vai fazer vestibular.
A Unicamp cobrou no seu vestibular de 2020 uma questão sobre espectrômetro de massa. Vou usar a imagem e solução feita pelo pessoal do Curso Objetivo. Vamos à questão:
Julho de 2019 marcou o cinquentenário da chegada do homem à Lua com a missão Apollo 11. As caminhadas dos astronautas em solo lunar, com seus demorados saltos, são imagens emblemáticas dessa aventura humana. A espectrometria de massas é uma técnica que pode ser usada na identificação de moléculas da atmosfera e do solo lunar. A figura mostra a trajetória (no plano do papel) de uma determinada molécula ionizada (carga) que entra na região de campo magnético do espectrômetro, sombreada na figura, com velocidade de módulo 3,2 105 m/s. O campo magnético é uniforme e perpendicular ao plano do papel, dirigido de baixo para cima, e tem módulo B=0,4T. Como ilustra a figura, na região de campo magnético a trajetória é circular de raio R=36 cm, e a força centrípeta é dada pela força magnética de Lorentz, cujo módulo vale F=qVB. Qual é a massa m da molécula?
Agora, os links de dois artigos científicos sobre vacina, que citam o uso de espectrômetro de massa:
1) Neste, em inglês, os cientistas explicam como fazem para medir as várias estruturas das proteínas quando elas se agregam aos vírus, o que permite estudar o comportamento isolado e associado de cada uma.
2) Neste, uma pesquisadora brasileira mostra como usar espectrômetros de massa para analisar os poros de nanotubos de silício que podem ser usados para desenvolver uma vacina oral para o vírus da hepatite B.
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