Quando o mundo se torna pequeno demais para que as leis tradicionais da física sejam aplicáveis, entra em cena a física quântica — um conjunto especial de princípios que explica como as partículas menores que um átomo interagem. Prestes a completar cem anos, essa área da ciência não é apenas um fascinante campo teórico: ela está por trás de muitas tecnologias já incorporadas ao nosso cotidiano, como o GPS, as canetas laser e os chips que equipam smartphones. Mais recentemente, cientistas vêm descobrindo que os fenômenos quânticos não se restringem a laboratórios ou equipamentos sofisticados: eles estão presentes, de maneira muito mais íntima do que se imaginava, nas células dos organismos vivos. Essa constatação abre caminho para novas abordagens na área da saúde, aproximando física e medicina e dando origem a um campo emergente conhecido como “medicina quântica”. Isso é o que discute artigo da nova edição da revista Ciência & Cultura, que celebra o Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quânticas.
Embora o termo “medicina quântica” seja, muitas vezes, associado a práticas alternativas sem respaldo científico, na comunidade acadêmica ele se refere a aplicações legítimas da física quântica em diagnósticos e tratamentos médicos, com foco em resultados testáveis. Tecnologias que parecem saídas da ficção científica, como sensores capazes de identificar doenças antes mesmo do aparecimento dos sintomas, já estão em desenvolvimento. De fato, algumas dessas inovações já fazem parte do cotidiano hospitalar — um exemplo clássico é a ressonância magnética, que utiliza propriedades quânticas para gerar imagens detalhadas do interior do corpo humano, sem oferecer riscos à saúde. “Enquanto a biologia quântica investiga se e como fenômenos quânticos podem persistir de forma relevante em organismos vivos, a medicina quântica procura utilizar tal conhecimento no tratamento de certas doenças, por exemplo”, explica o físico Vanderlei Bagnato, do Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica da Universidade de São Paulo (USP).
Esse exame, presente em hospitais do mundo todo, baseia-se em uma característica fundamental das partículas subatômicas chamada spin. Campos magnéticos extremamente fortes são usados para manipular o spin de átomos presentes nos tecidos humanos, alinhando-os temporariamente. Quando o campo é desligado, os átomos retornam ao seu estado original, emitindo sinais que são captados e transformados em imagens. Assim, a ressonância magnética exemplifica perfeitamente como um princípio quântico pode ser aplicado em benefício da saúde, permitindo diagnósticos precisos e não invasivos.
Além do diagnóstico por imagem, pesquisas recentes exploram o uso de propriedades quânticas em áreas como a detecção ultrassensível de proteínas. Essa descoberta abre possibilidades para o desenvolvimento de sensores biológicos extremamente precisos. Tais sensores poderiam, por exemplo, monitorar processos celulares em tempo real, detectando alterações sutis que indicam o surgimento de doenças ou disfunções, com aplicações promissoras para diagnósticos mais rápidos e intervenções precoces.
Os sensores quânticos, aliás, já oferecem resultados impressionantes. Em 2018, pesquisadores da Universidade de Copenhague demonstraram que, utilizando as propriedades quânticas do vapor de césio, é possível medir com alta precisão os sinais cardíacos de um feto, sem qualquer intervenção invasiva. Tais sensores se baseiam na extrema precisão com que a física quântica permite medir oscilações de energia. Além disso, essa perspectiva quântica também pode revolucionar a prevenção de doenças. Compreender mutações genéticas por meio da física quântica pode permitir prever o surgimento de certos tipos de câncer antes mesmo que eles se manifestem clinicamente. “A física quântica já tem cem anos de vida, mas, antigamente nós não tínhamos tanto controle sobre as propriedades quânticas”, pontua Gabriel Landi, professor do Instituto de Física e coordenador do grupo de Termodinâmica Quântica e Transporte Quântico da USP.
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Ciência & Cultura