Fulereno

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Os fulerenos são a terceira forma mais estável do carbono, após o diamante e o grafite. Foram descobertos recentemente (1985), tornando-se populares entre os químicos, tanto pela sua beleza estrutural quanto pela sua versatilidade para a síntese de novos compostos químicos. Foram chamados de "buckministerfullerene" em homenagem ao arquiteto R. Buckminister Fuller que inventou a estrutura do domo geodésico, devido à semelhança.

Representação tridimensional do fulereno

Sua forma é de uma bola de futebol (domo geodésico) composta por 12 pentágonos e 20 hexágonos. Sua formula é C₆₀. Os hexágonos mantem a planaridade (como no grafite que é plano por apresentar somente hexágonos) enquanto que cada pentágono inicia um ângulo de curvatura, sendo necessários 12 pentágonos para fechar a superfície sobre si mesma , formando uma bola. O fulereno C₂₀ apresenta somente 12 pentágonos não possuindo hexágonos. O fulereno C₇₀, que se parece a uma bola de rugby, tem mais hexágonos. porém com o mesmo número de pentágonos.

A descoberta dos fulerenos ocorreu em setembro de 1985 quando um grupo de cientistas, principalmente H. W. Kroto e R. E. Smalley, obtiveram uma série de estruturas químicas com 44 a 90 átomos de carbono, aparecendo em maior concentração aquelas com 60 átomos de carbono, a partir do lançamento de raios laser sobre o grafite a uma temperatura de 10⁴ °C. A descoberta do novo alótropo do carbono rendeu a estes cientistas o Prêmio Nobel de química em 1996.

Fulerenos são uma vasta família de nanomoléculas superaromáticas, altamente simétricas, compostas de dezenas de átomos de carbono sp2-hibridizados. Sua estrutura é em geral esférica, formada por hexágonos interligados por pentágonos, sendo estes últimos responsáveis pela curvatura da molécula e, conseqüentemente, por sua forma tridimensional [Kroto et al. 1985]. O representante mais conhecido da família dos fulerenos é o C60 (com 60 carbonos), um icosaedro truncado de simetria Ih, e um diâmetro de aproximadamente 1nm. Devido à sua forma tridimensional, suas ligações insaturadas e sua estrutura eletrônica, os fulerenos apresentam propriedades físicas e químicas únicas que podem ser exploradas em várias áreas da bioquímica e da medicina. Dentre a vasta gama de aplicações biomédicas dos fulerenos (veja e.g. [da Ros and Prato1999][Bosi et al. 2003] e referências contidas), destacamos:

Atividade anti-viral, através da inibição do acesso de enzimas virais (e.g. proteases do vírus HIV) ao substrato pelo preenchimento da cavidade hidrofóbica dos sítios catalíticos, [Zhu et al. 2003];
Atividade anti-oxidante e de armadilhas de radicais livres [Lai et al. 1997][Chiang et al. 1995][Chueu et al. 1997][Tsai et al. 1997];
Terapia fotodinâmica através da produção de oxigênio singleto e outros radicais livres [Kamat et al. 1998][Kamat et al. 2000][Vileno et al. 2004];
Foto-clivagem do DNA [Tokuyama et al. 1993][Higashi et al. 1997];
Atividade anti-microbiana (versus Candida albicans, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Mycobacterium avium, Staphylococcus spp., Streptococus spp., Klebsiella pneumoniae, Salmonella typhy) por intercalação e desestruturação de membranas celulares [da Ros et al. 1996][Mashino et al. 1999];
Transporte de drogas de efeito radioterápico e contrastes para diagnóstico por imagem (Magnetic Resonance Imaging - MRI e tomografia por raios-X) [Bolskar et al. 2003][Cagle et al. 1999][Cagle et al. 1996][Braun and Rausch 2000][Thrash et al. 1999][Sueki et al. 2003].

Avanços recentes na química orgânica (veja e.g. [Hirsh 1994]) permitiram funcionalizar e adaptar estas moléculas para aplicações médicas, vencendo sua maior desvantagem: seu caráter apolar e sua repulsão natural por água. A hidrossolubilidade dos fulerenos foi um marco para a pesquisa e o desenvolvimento de aplicações biomédicas destas moléculas. Neste projeto nos concentraremos na investigação das propriedades anti-oxidantes e fotodinâmicas dos fulerenos e seus derivados hidrossolúveis, os fulerols.

[editar] buckminsterfullereno

Denominação antiga do produto:

Representação de uma molécula do buckminsterfullereno

O buckminsterfullereno, ou simplesmente fulereno, é uma estrutura formada por átomos de carbono organizados nos vértices de um icosaedro truncado, que tem a forma de uma bola de futebol (com pentágonos e hexágonos). Por isso, tal estrutura também é conhecida como futeboleno. Devem o seu nome a Buckminster Fuller.

Um de seus usos poderia ser o de transporte de medicamentos através do corpo humano, assim poderia-se evitar danos ao corpo através deste. Por exemplo em casos de câncer, em que um dos medicamentos destrói celulas, com um leve preferencia às cancerigenas. O problema é que por ser injetado e carregado pela corrente sangüinea, destrói celulas normais em seu caminho até as celulas-alvo, causando danos corporais. Poderia colocar-se o medicamento dentro de moléculas de fulereno e, quando ele chegasse ao locar com células cancerigenas, abriria se uma "porta" para que o medicamento fosse liberado apenas onde fosse necessário.