Questão 1
Ainda não respondida
Vale 0,50 ponto(s).
Marcar questão
No dispositivo Electro-LEV, desenvolvido por pesquisadores da Stanford Medicine, o princípio físico que permite a levitação de células está diretamente associado:
◯ a. à força de Lorentz gerada pela indução de correntes elétricas nas membranas celulares.
◯ b. à repulsão entre ímãs de polos opostos, criando um campo magnético nulo no centro do canal.
◯ c. à diferença de densidade e susceptibilidade magnética das células em meio paramagnético submetidas a um gradiente de campo.
◯ d. à carga elétrica líquida das células, que interagem com o campo elétrico alternado do dispositivo.
Vale 0,50 ponto(s).
Marcar questão
◯ a. à força de Lorentz gerada pela indução de correntes elétricas nas membranas celulares.
◯ b. à repulsão entre ímãs de polos opostos, criando um campo magnético nulo no centro do canal.
◯ c. à diferença de densidade e susceptibilidade magnética das células em meio paramagnético submetidas a um gradiente de campo.
◯ d. à carga elétrica líquida das células, que interagem com o campo elétrico alternado do dispositivo.
Passo 1
O enunciado pede: identificar qual alternativa descreve corretamente o princípio físico por trás da levitação de células no dispositivo Electro-LEV. As alternativas são:
- a. à força de Lorentz gerada pela indução de correntes elétricas nas membranas celulares.
- b. à repulsão entre ímãs de polos opostos, criando um campo magnético nulo no centro do canal.
- c. à diferença de densidade e susceptibilidade magnética das células em meio paramagnético submetidas a um gradiente de campo.
- d. à carga elétrica líquida das células, que interagem com o campo elétrico alternado do dispositivo.
Informações dadas: o dispositivo levita células (ou seja, mantém células em suspensão em certa posição dentro de um meio) — a escolha correta deve explicar um mecanismo físico plausível para esse efeito.
Passo 2
Conceito principal (explicado devagar): o mecanismo usado por dispositivos de levitação magnética de células baseia-se em diferenças de susceptibilidade magnética entre as células e o meio que as envolve, em presença de um campo magnético não homogêneo (com gradiente). Vamos entender isso.
O que é susceptibilidade magnética? Susceptibilidade magnética
mede o quanto um material se magnetiza quando submetido a um campo magnético. Valores típicos:
- Materiais paramagnéticos têm
(são atraídos por regiões de campo mais intenso). - Materiais diamagnéticos têm
(são levemente repelidos por regiões de campo mais intenso).
Em muitos protocolos de levitação de células, o meio é enriquecido com um agente paramagnético (por exemplo, uma solução contendo íons de contraste paramagnéticos) de forma que o meio tenha
, enquanto as próprias células apresentam susceptibilidade diferente (geralmente menos paramagnética ou ligeiramente diamagnética). Essa diferença possibilita uma força magnética resultante sobre o volume celular que compete com o peso líquido (gravidade menos empuxo).
Fórmula da força magnética sobre um pequeno volume imerso em meio magnético não homogêneo:
onde
-
é o volume da célula, -
é a susceptibilidade magnética da célula, -
é a susceptibilidade magnética do meio, -
é a permeabilidade do vácuo, -
é a intensidade do campo magnético, -
é o gradiente do quadrado do campo (indica como varia no espaço).
Fórmula da força gravitacional líquida (peso menos empuxo):
onde
-
e são as densidades da célula e do meio, -
é a aceleração da gravidade.
Equilíbrio (levitação): a célula alcança uma altura de equilíbrio onde a força magnética compensa o peso líquido. Em resumo, a posição de levitação é determinada pela condição
Interpretando: mudando
(concentração do agente paramagnético) ou usando um gradiente magnético controlado, consegue-se que diferentes tipos de células (com densidade e susceptibilidade distintas) alcancem diferentes alturas — daí surgir uma técnica de separação/identificação por altura de levitação.
Passo 3
Por que as outras alternativas estão incorretas (explicado de forma simples e direta):
- a. Força de Lorentz: a força de Lorentz
age sobre cargas em movimento (ou correntes). Células isoladas não carregam correntes elétricas macroscópicas contínuas que possam gerar a levitação descrita; além disso, induzir correntes nas membranas suficientes para sustentar levitação causaria danos e requeriria campos/eletrodos muito diferentes. Portanto não é o mecanismo plausível aqui. - b. Repulsão entre ímãs de polos opostos criando campo nulo: polos opostos se atraem (não se repelem); a descrição é confusa e, mesmo com arranjos magnéticos, um ponto de campo nulo sozinho não garante levitação estável para partículas macroscópicas em presença de gravidade (além disso a técnica usada para células depende de diferença de susceptibilidade e gradiente, não de “um ímã em cima do outro” com um nulo central).
- d. Interação da carga elétrica líquida com campo elétrico alternado: fenômenos como dielectroforese movem partículas em campos elétricos alternados, mas são técnicas baseadas em campos elétricos localizados entre eletrodos e dependem de propriedades elétricas superficiais, não de balanceamento de peso por força magnética. O nome e a descrição do Electro-LEV, bem como a literatura sobre levitação celular, apontam para o mecanismo magnético descrito em (c), não para forças elétricas sobre carga líquida.
Passo 4
Resumo motivador: a levitação controlada de células em muitos dispositivos experimentais (incluindo os relatados por grupos como o da Stanford Medicine) usa um meio paramagnético e um campo magnético com gradiente para gerar uma força magnética que, combinada com diferenças de densidade, sustenta as células em uma altura determinada. Esse mecanismo é exatamente o descrito na alternativa (c).
Resposta
c.