Por Paula Borges Monteiro – Grupo de Estudos em Tópicos de Física -IFSC 

Este texto não é sobre nutrição nem sobre a próxima moda alimentar. Aqui, as proteínas assumem um papel bem diferente: elas são protagonistas de mais um encontro feliz entre a Biologia e a Física Quântica, agora direcionado ao sensoriamento e ao controle celular. 

Em janeiro de 2026, a revista Nature publicou um artigo com um título pouco convidativo: “Quantum spin resonance in engineered proteins for multimodal sensing“. Por trás desse nome complicado está uma nova forma de utilizar fenômenos quânticos em sistemas vivos: Cientistas descobriram que proteínas sensíveis à luz podem funcionar como sensores, com um nível de precisão surpreendente, mesmo em células vivas e em temperatura ambiente. O trabalho reuniu 16 pesquisadores de instituições do Reino Unido, Alemanha, Dinamarca, Coreia do Sul, Austrália e Estados Unidos. 

Em escala microscópica, os sistemas físicos exibem propriedades que não são explicadas pela Física Clássica. Essas propriedades são delicadas, e pequenas interações do sistema com o ambiente podem destruí-las em um processo chamado de decoerência. Neste contexto, o sistema perde as múltiplas possibilidades que caracterizam o mundo quântico. Preservar essas propriedades por tempo suficiente para realizar medições, especialmente em temperatura ambiente, representa um enorme desafio científico. 

Cientistas descobriram que a utilização de proteínas fotossensíveis à luz azul, quando iluminadas, criam um sistema quântico formado por elétrons correlacionados, que podem ser influenciados por campos magnéticos e radiofrequência, alterando a quantidade de luz emitida pela proteína. 

Quando essa proteína absorve luz azul, ela pode seguir dois caminhos. No primeiro, emite luz diretamente por fluorescência. No segundo, sofre uma modificação e passa a ser influenciada por campos magnéticos externos. A partir desse ponto, a proteína retorna mais ou menos rapidamente ao primeiro caminho. Como resultado, o campo magnético altera a intensidade total da luz emitida, permitindo que informações magnéticas sejam convertidas em sinais ópticos observáveis.

Os pesquisadores utilizaram uma técnica chamada evolução dirigida, produzindo milhares de versões diferentes da proteína por meio de mutações controladas. Em seguida, selecionaram aquelas que apresentavam os melhores comportamentos quânticos. Na sequência, um algoritmo de aprendizado de máquina foi treinado para analisar como o brilho das proteínas variava ao longo do tempo. Em vez de observar apenas a intensidade da fluorescência, o sistema passou a reconhecer padrões de emissão de luz. Conseguiu-se distinguir diferentes populações celulares sem a necessidade de corantes externos ou marcadores artificiais.

Diferentemente de nanopartículas ou outros dispositivos que precisam ser introduzidos no organismo, esses sensores são produzidos pela própria célula a partir de instruções fornecidas pelos pesquisadores. A possibilidade de “conversar” com células utilizando luz e campos magnéticos abre perspectivas para diagnósticos e tratamentos que hoje pertencem mais à ficção científica do que aos hospitais. E, como tantas vezes acontece na ciência, tudo começou com uma pergunta fundamental sobre o comportamento quântico de uma proteína.

Para saber mais:

Quantum spin resonance in engineered proteins for multimodal sensing