CURIOSIDADES DA FÍSICA
José Maria Filardo Bassalo
www.bassalo.com.br
Relação Entre a Física e a Medicina
José Maria Filardo Bassalo
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1. Introdução
Neste artigo, apresentaremos alguns aspectos das
relações entre a Física e a Medicina, mostrando a evolução da
construção de equipamentos médicos baseados em princípios
físicos.
2. Termômetros
Certamente a relação entre fenômenos físicos e seu
uso no tratamento das pessoas retroage à Pré-História. Neste
artigo, vamos realçar alguns aspectos da Relação entre a Física e
a Medicina (RF/M), seguindo uma ordem cronológica.
Iniciaremos com o termômetro. A despeito de que o Homem,
desde que apareceu em nosso planeta (há cerca de 6-8 milhões
de anos), haja sentido sensações diferentes de experimentar o
quente e o frio, primeiro com a presença ou ausência do Sol, e
depois com a descoberta do fogo (por volta de 500.000 atrás),
foi somente na Grécia Antiga que foram inventados os primeiros
dispositivos para medir as nuances de elevação ou diminuição de
temperatura: muito quente, pouco quente, muito frio e pouco
frio. Por exemplo, os gregos, o filósofo Empédocles de Akragas
(atual Agrigento) (c.490-c.430), e os engenheiros Philon de
Bizâncio (c.280-c.220) e Heron de Alexandria (c.10-c.70) foram os
primeiros a descrever um aparelho rudimentar que permitia
relacionar a expansão do ar com a elevação de temperatura. Por
sua vez, o médico grego Galeno de Perga (Pérgamo) (c.130c.200) foi, provavelmente, o primeiro a pensar em uma escala
termométrica, tomando a fusão do gelo e a ebulição da água
como pontos de referência. Observe-se que, na Idade Média
(455-1453), médicos latinos e árabes desenvolveram uma escala
de 0-4 graus (0) para representar as temperaturas de frio e
quente.
A medição da variação de temperatura de um corpo
foi retomada pelo astrônomo e físico italiano Galileu Galilei
(1564-1642) quando trabalhava na Universidade de Pádua, em
1593. Era um simples reservatório de vidro, do tamanho de um
pequeno ovo (bulbo), adaptado na extremidade de um tubo de
vidro com ~ 56 cm de comprimento. Ao inseri-lo em um copo
com água, apertou o bulbo com a mão para transmitir calor e
percebeu que, ao retirar a mão, a água subia no tubo em um
palmo de altura. Mais tarde, em 1611, ele melhorou esse seu
invento substituindo a água por espírito de vinho, produto da
destilação do vinho e constituído principalmente de álcool.
Esse dispositivo de Galileu, embora apresentando limitações
(p.e.: era influenciado pela pressão do ar e não permitia obter
valores numéricos da variação de temperatura), foi melhorado,
ainda em 1611, pelo médico italiano Santorio Santorio (15611636), ao adaptar no mesmo uma Escala Termométrica (ET)
rudimentar. Inicialmente, registrou os níveis atingidos pela
coluna de água do tubo quando em contato com o gelo fundido
e a chama de uma vela; em seguida dividiu o intervalo
correspondente em 110 partes. Por haver usado esse dispositivo
para medir a temperatura de seus pacientes, Santorio é
considerado como o inventor do primeiro termômetro clínico. É
interessante registrar que, por volta de 1626, o jesuíta francês
Jean Leurechon (1591-1670) publicou um trabalho intitulado
Recréation Mathématique (“Recreação Matemática”), com o
pseudônimo de H. van Etthen, e no qual usou pela primeira vez o
termo termômetro. No Século 18, foram propostas as ETs que
usamos hoje: Escala Fahrenheit, pelo físico germano-holandês
Gabriel Daniel Fahrenheit (1686-1736), em 1724, escolhendo 32,
para a fusão do gelo e 2120, para a ebulição da água; e Escala
Celsius, pelo astrônomo sueco Anders Celsius (1701-1744) que,
em 1742, escolheu, inicialmente, a fusão do gelo como sendo
1000 e a ebulição da água como 00. Contudo, em 1743, o
botânico sueco Carl von Linné (1707-1778) inverteu essa escala e
inventou as notações: 0F e 0C, respectivamente. [D. Roller, The
Early Development of the Concepts of Temperature and Heat
(Harvard University Press, 1950); W. E. K. Middleton, A History of
the Thermometer and Its use in Meteorology (The Johns
Hopkins Press, 1966)].
3. Lentes, Óculos e Microscópios Ópticos
Em sequência, vejamos os dispositivos médicos
decorrentes dos fenômenos ópticos, principalmente a refração
da luz {passagem da luz através da separação de dois meios
refringentes [p.e.: ar-vidro (“lupa” ou lente)]}, os conhecidos
óculos e o microscópios. Uma das mais antigas referências ao
uso de uma lente (“lupa”) parece haver ocorrido em 423 a. C.,
por ocasião da encenação da peça As Nuvens (“Nephelai”, em
grego) do teatrólogo grego Aristófanes (c.450-c.388). Nela, um
velho velhaco de nome Strepsíades, depois de consultar o
filósofo grego Sócrates de Atenas (c.427-c.399) usa um vidro
polido para focar os raios de Sol sobre um tablete de cera e, com
isso, apagou o registro de um débito de jogo.
Muito mais tarde, por volta de 1038, o físico e
matemático iraniano Abu-´Ali Al-Hasan Ibn Al-Haytham (AlHazen) (c.965-1038) publicou o livro intitulado Kitab Al-Manazer
(“Tesouro da Óptica”), no qual mostrou que o poder de
ampliação das lentes (formadas pelo polimento de vidros que os
tornava com a forma esférica) era devido à sua curvatura, e não
a uma propriedade intrínseca do vidro, conforme a opinião da
época. Ele chegou a essa conclusão ao estudar a estrutura
anatômica do olho, principalmente o cristalino, que o
considerava como sendo o receptor de imagens.
O emprego de lentes para corrigir defeitos de visão,
isto é, seu emprego como óculos só ocorreu na Idade Média,
entre 1280 e 1289, no vale do Rio Arno, na Itália. No entanto,
eles eram muito grosseiros, dando imagens deformadas dos
objetos, pois as técnicas de polimento de vidro, naquela época,
ainda não eram muito apuradas. Note-se que somente com o
desenvolvimento da técnica de polimento de vidros, ocorrida
durante a Renascença, é que se estabeleceu a profissão de
fabricante de óculos, denominados de “ópticos”. E foram
justamente esses profissionais que inventaram os instrumentos
ópticos que estenderam o emprego da visão: telescópio e
microscópio.
Em 1590, o óptico holandês Hans Jenssen [auxiliado
por seu filho Zacharias (1580-c.1638)], utilizou uma lente
côncava e uma lente convexa, de pequeno poder de aumento, e
inventou o microscópio simples (“telescópio invertido”). Um
dispositivo semelhante a esse, ou seja, duas lentes colocadas em
linha foi utilizado pelo óptico holandês Hans Lippershey (c.1570c.1619), em 1608, para observar o catavento de uma torre
distante, e com ele percebeu que o catavento lhe parecia
ampliado. Esse dispositivo chegou às mãos de Galilei, em 1609,
que o aperfeiçoou [usando duas lentes de óculos (uma
convergente e a outra divergente), polidas por ele próprio],
montadas em dois tubos corrediços de chumbo (Pb), obtendo
um fator de ampliação de trinta (30) vezes para as distâncias e
de mil (1000) vezes para as áreas. Apontando para o céu, Galileu
fez uma série de descobertas, entre as quais se destacam: as
fases de Vênus, as luas de Júpiter e de Saturno, as montanhas da
Lua e as manchas solares. Essas observações de Galileu foram
publicadas em 1610, no livro intitulado Siderus Nuncius (“O
Mensageiro das Estrelas”), publicado em Veneza e dedicado a
Cósimo II de Médici (1590-1621), o quarto grão-duque de
Toscana. Registre-se que, em um banquete oferecido para
Galileu por Federico Cesi (1585-1630), o segundo marquês de
Monticelli, o matemático grego João Demiasini sugeriu o nome
telescópio para o dispositivo óptico construído por Galileu, em
1609. Note-se que um instrumento desse tipo foi descrito, pela
primeira vez, pelo físico e filósofo italiano Giambatista Della
Porta (c.1535-1615) em seu livro Magia Naturalis (“Magia
Natural”), publicado em 1558. Ainda é interessante registrar que
Galileu, por volta de 1612, utilizou seu telescópio às avessas, isto
é, como um microscópio, para descrever o olho complexo de um
inseto, bem como para descrever a textura das folhas.
Maravilhado com o que acabara de ver, chegou a oferecer um
microscópio a seu amigo, o Príncipe Cesi, para que este visse
milhares de coisas curiosas e, também, verificasse como a pulga
é horrível. [W. T. Sedgwick, H. W. Tyler e R. P. Bigelow, História
da Ciência: Desde a Remota Antiguidade Até o Alvorecer do
Século XX (Editora Globo, 1950); Tony Osman, Eureka! (Labor do
Brasil, 1975); Jean Rosmorduc, De Tales a Einstein (Editorial
Caminho, 1983); James Reston, Jr., Galileu: Uma Vida (Editora
José Olympio, 1995)].
É interessante destacar que a invenção do
microscópio deu origem ao desenvolvimento da Biologia. Com
efeito, o físico inglês Robert Hooke (1635-1703) usou um
microscópio composto de várias lentes, porém de fraco poder de
aumento e, com ele, realizou várias observações microscópicas
de insetos, plumas de aves e escamas de peixes. No entanto, sua
grande descoberta ocorreu quando ele examinou a cortiça. Por
intermédio de cortes delgados, Hooke observou que a estrutura
da cortiça era constituída de unidades ocas, retangulares e
regularmente alinhadas, as quais denominou células. Essas
observações foram descritas em seu livro de nome
Micrographia, publicado em 1665. Outra grande descoberta
decorrente do uso do microscópio foi realizada pelo
microscopista holandês Anton van Leeuwenhoek (1632-1723),
que era um exímio construtor de lentes muito delicadas, bem
finas e de pequena distância focal (algumas não chegavam a
ultrapassar a cabeça de um alfinete). Assim, a partir de 1673,
utilizando-se de uma montagem na qual uma única dessas lentes
era utilizada para observar objetos iluminados por um espelho
côncavo, isto é, por intermédio de um microscópio simples,
Leeuwenhoek foi o primeiro cientista a descobrir seres vivos
unicelulares, hoje chamados de protozoários. Foi também, o
primeiro a descrever um espermatozóide. Contudo, sua grande
descoberta ocorreu em 1683, ocasião em que descreveu as
primeiras bactérias. [Steven Johnson, Como Chegamos Até Aqui
(A História das Inovações que Fizeram a Vida Moderna
Possível), (Zahar, 2015)].
4. Barômetros
Antes de prosseguirmos com a evolução da Relação
Física e Medicina (RF/M), é oportuno registrar que foi ainda no
Século 17 que foi realizada a medição da pressão atmosférica
(PA) (distribuição do ar atmosférico na superfície terrestre) por
intermédio do físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647),
em 1643, e que resultou na construção dos barômetros
(instrumento para medir a diferença da PA entre dois pontos no
interior de um meio líquido ou gasoso). Esse era um problema
que remontava aos gregos antigos, graças ao apotegma do
filósofo grego Aristóteles de Estagira (384-322): - A Natureza tem
horror ao vácuo. Ele queria dizer que existia uma camada de ar
em cima de nosso planeta; faltava, no entanto, calcular a “força”
(pressão) que ela exercia sobre a Terra.
5. Estetoscópio, Oftalmoscópio e Oftalmômetro
Novos eventos físicos para o entendimento da RF/M
aconteceram no Século 19. Logo no começo deste Século, entre
1801 e 1803, o físico, médico e linguista inglês Thomas Young
(1773-1829) começou suas experiências sobre a interferência de
ondas de água, de pulsos de som e de ondas luminosas. Por sua
vez, em 1802, o químico e físico inglês William Hyde Wollaston
(1766-1828) ao observar o espectro solar, percebeu a presença
de sete (7) “linhas escuras”, denominando-as com as letras do
alfabeto. Em 1802, Young apresentou seu famoso Princípio da
Interferência Luminosa: - Sempre que duas porções da mesma
luz chegam ao olho por diferentes vias, exatamente ou quase na
mesma direção, a luz torna-se mais intensa quando a diferença
das vias é qualquer múltiplo de certa distância, e menos intensa
no estado intermediário das porções que interferem uma com a
outra; e esta distância é diferente para a luz de cores diferentes.
O estudo sistemático (hoje conhecido como espectroscopia) das
“linhas escuras” foi iniciado pelo físico alemão Joseph von
Fraunhofer (1787-1826), em 1814. De posse de uma rede de
difração (um pedaço de vidro com riscas paralelas) que construiu
em 1819, Fraunhofer começou a medir os comprimentos de
onda (λ) das raias espectrais solares (mais tarde conhecidas
como raias de Fraunhofer, que caracterizam os elementos
químicos). Destaque-se que o caráter transversal da onda
luminosa foi confirmado nas experiências realizadas pelos físicos
franceses, Dominique François Jean Arago (1786-1853) e
Augustin-Jean Fresnel (1788-1827), entre 1814 e 1821.
Em 1840, o físico austríaco Christian Johann Doppler
(1803-1853) tornou-se um Membro Associado da Königliche
Böhmische Gesellschaft der Wissenchaften, em Praga. Ainda
nessa capital austríaca, em 1841, foi escolhido professor de
matemática elementar e geometria prática da Academia Técnica
Estatal. Foi por ocasião dos exames que o estabilizaram nessa
instituição de ensino que apresentou sua famosa descoberta,
qual seja, que o tom do som emitido por uma fonte sonora que
se desloca na direção do observador parece mais agudo que o
emitido por uma fonte que se desloca com o observador e o tom
do som de uma fonte que se afasta do observador parece mais
grave. Somente em 25 de maio de 1842, Doppler apresentou
publicamente essa sua descoberta (acrescentando que também
poderia ser aplicada a uma onda luminosa), em uma reunião da
Königliche e publicada em seus Anais, ainda em 1842. A primeira
versão do efeito descoberto por Doppler relacionava-se apenas
com o movimento da fonte sonora (ou luminosa) ou do
observador ao longo da linha que os une. A extensão aos
movimentos de ambos e ao mesmo tempo só foi completada por
Doppler em 1846. Logo depois, em 1848, o físico francês
Armand-Hippolyte-Louis Fizeau (1819-1896) sugeriu que essa
descoberta de Doppler poderia ser aplicada às ondas luminosas
e, com isso, ela serviria para determinar as velocidades relativas
das estrelas que estão na mesma linha do sinal luminoso
recebido – a chamada velocidade radial. A partir daí, esse efeito
também passou a ser conhecido como Efeito Doppler-Fizeau.
Ainda com relação à propagação das ondas sonoras, é
interessante destacar a invenção do Estetoscópio [do grego:
stéthos (peito) e skopé (exame)] decorrente daquela propagação
em meios materiais. Ele foi inventado pelo médico francês René-
Théophile-Hyacinthe Laennec (1781-1826), em 1819, quando
estava trabalhando no Hospital Necker, em Paris. No Prefácio de
seu livro intitulado De l´Auscultation Médiate ou Trait du
Diagnostic des Maladies des Poumon et du Coeur (“Da
Auscultação Mediata ou Trato do Diagnóstico das Doenças dos
Pulmões e do Coração”) (Brosson & Chaudé, Paris, 1819), ele
escreveu: - Em 1816, eu fui consultado por uma jovem mulher
com sintomas de uma doença cardíaca, e nesse caso a percussão,
bem como a aplicação da mão, eram de pouca serventia, em
virtude do grande grau de adiposidade da paciente. O outro
método chamado escuta direta era inadmissível, tendo em vista
a idade e o sexo dela. De repente, me lembrei de um simples e
bem conhecido fato em acústica, a grande nitidez com que se
ouve o arranhar de um pino em uma extremidade de uma peça
de madeira ao aplicar o nosso ouvido no outro lado. Então, eu
não só solicitei um laminado de papel em uma espécie de
cilindro, como também apliquei o final do mesmo na região do
coração e a outra extremidade no meu ouvido, e fiquei surpreso e
satisfeito ao descobrir que eu podia, assim, perceber a ação do
coração de uma maneira muito mais clara e distinta do que se eu
alguma vez tivesse sido capaz de fazer isso pela aplicação
imediata do meu ouvido. (wikipedia.org/Laennec).
De acordo com o verbete acima, a origem desta ideia
ocorreu quando Laennec viu algumas crianças brincando perto
do Museu do Louvre ouvindo as extremidades de uma longa peça
de madeira que transmitiu os sons do pino arranhado. No dia
seguinte, Laennec enrolou um pedaço de papel, amarrando-o
com uma corda, e ouviu os seus corações enfermos com ela.
Laennec (que também era carpinteiro), em seguida, construiu
uma peça de 25 cm por 2,5 centímetros de cilindro oco de
madeira onde ele também usava para ouvir os sons do peito dos
pacientes. Ele depois modificou este cilindro em partes. Ele
destacou os vários sons que ele ouviu e, em seguida,
correlacionava com os dados anatômicos em suas autópsias. Ele
também usou um pedaço de madeira sólida para 'escutar' os
sons do coração. Estava inventado o Estetoscópio, como ele
próprio o denominou. Em fevereiro de 1818, ele apresentou suas
descobertas em uma palestra na Academie de Medicina de Paris.
Registre-se que foi o próprio Laennec que deu o nome de
Estetoscópio. Aproveito a oportunidade para agradecer ao meu
irmão, o médico pneumologista brasileiro Mário Filardo Bassalo
(n.1933), por haver chamado a minha atenção sobre esse
instrumento [hoje construído de fibras ópticas (das quais
trataremos no item 12), e com múltiplas funções] de uso diário
obrigatório de qualquer médico.
Aliás, esse uso obrigatório (certamente com uma
nova espécie de Estetoscópio) está sendo considerado, em
futuro bem próximo, como uma das maneiras de detectar células
cancerígenas, segundo a proposta do músico e tecnólogo de
mídia digital, o inglês Ryan Stables: a de converter uma técnica
visual de identificação daquelas células em um método sonoro.
Por sua vez, seu colaborador, o músico, físico e engenheiro
acústico, o italiano Domenico Vicinanza, justificou essa ideia
dizendo: – O ouvido humano é naturalmente treinado em
detectar padrões e regularidades e é muito melhor que o olho
para reconhecê-los. Ainda segundo Vicinanza, o olho é incapaz de
diferenciar entre uma luz que pisca 30 vezes por segundo e outra
que pisca 60 vezes por segundo, mas o ouvido pode distinguir
uma fonte de som que vibra 30 vezes por segundo de outra que
vibra 60 vezes. [Ron Cowen, A Sonorização de Estrelas e Células
(Scientific American Brasil, p. 42, Abril de 2015)].
Desse modo, com essa ideia em mente, Vicinanza,
Stables e o químico inglês Graeme Clemens sonorizaram os
dados do espectro visual que mostram diferenças entre células
cancerosas e saudáveis. Eles perceberam que havia diferenças
bem nítidas no espectro auditivo dos dois tipos de células.
Depois de examinar 300 arquivos de som, cada um
representando uma amostra de tecido diferente, os três foram
capazes de discernir corretamente diferenças entre as amostras
cerca de 90% de vezes. Essa informação foi por eles apresentada,
no dia 23 de junho de 2014, por ocasião da 20a Conferência
Internacional sobre Display Auditivo, realizada em Nova York.
(Cowen, op. cit.)
Concluindo este item, registremos que o conceito
ondulatório da luz foi utilizado pelo físico e fisiologista alemão
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894), em
1850, na construção de dois dispositivos ópticos: 1)
Oftalmoscópio, para examinar o interior do olho, e 2)
Oftalmômetro, para medir a curvatura do olho.
6. Raios-X e Radioatividade
O estudo da descarga elétrica nos gases, que deu
origem ao desenvolvimento do hoje fantástico mundo da
Nanotecnologia (com aplicações na Medicina), começou na
segunda metade do Século 19. Com efeito, em 1855, o físico
alemão Johann Heinrich Wilhelm Geissler (1815-1879), moveu
uma coluna de mercúrio (Hg) para cima e para baixo e, o vácuo
que ficava acima da coluna poderia ser usado para aspirar o ar
dentro de um recipiente, pouco a pouco, até que o vácuo obtido
no mesmo se aproximasse do vácuo existente sobre a coluna de
mercúrio. Com isso, ele acabara de inventar a primeira bomba
de vácuo. Em 1859, usando esses “tubos rarefeitos”, o físico e
matemático alemão Julius Plücker (1801-1868) {que deu o nome
de tubos de Geissler [constituídos de duas placas metálicas:
catodo (-) e anodo (+): esses sinais podem ser trocados de
acordo com alguma outra convenção] aos mesmos, em 1857}
observou que a descarga elétrica dos gases (oriundas do catodo)
se desviava quando um magneto se aproximava deles. Essa
observação foi confirmada por seu aluno, o físico e químico
alemão Johann Wilhelm Hittorf (1824-1914), usando tubos mais
rarefeitos (denominados de tubos de Geissler-Hittorf), assim
como observou a sombra projetada de um objeto colocado em
frente ao catodo do “tubo” que estava trabalhando. Essa
sombra, segundo Hittorf, devia-se aos Glimmstrahlen (“raios
avermelhados”) que eram provenientes do catodo. Em 1876, o
físico alemão Eugen Goldstein (1850-1931) fez observações
semelhantes a essas de Hittorf, ocasião em que denominou de
Kathodenstrahlen (“raios catódicos”) aqueles “raios”.
Outros eventos importantes para a RF/M baseada
ainda na Física Clássica aconteceram até o final do Século 19.
Com efeito, em 1873, o físico e matemático escocês James Clerk
Maxwell (1831-1879), publicou seu célebre livro intitulado A
Treatise on Electricity & Magnetism, no qual demonstrou que a
luz é uma onda eletromagnética e sua confirmação experimental
foi realizada pelo físico alemão Heinrich Rudolf Hertz (18571894), em 1887 (as hoje famosas ondas hertzianas ou ondas de
rádio). É interessante registrar que antes, em 1885, o médico
neerlandês Willem Einthoven (1860-1927; PNF/M, 1924)
observou que o coração apresentava atividade elétrica [em 1903,
obteve o primeiro eletrocardiograma (ECG)]. É ainda
interessante registrar que, em 1885, o físico e matemático suíço
Johann Jakob Balmer (1825-1898), apresentou uma fórmula para
calcular os comprimentos de onda (λ) das raias de Fraunhofer,
relativas ao hidrogênio (H). Essa fórmula foi re-escrita pelo físico
sueco Johannes Robert Rydberg (1854-1919), em 1890, em
termos de (1/λ), conhecida desde então como Fórmula de
Balmer-Rydberg.
Mais tarde, em 08 de novembro de 1895, o físico
alemão Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923; PNF, 1901)
escureceu sua sala de trabalho e colocou um tubo de GeisslerHittorf em uma caixa de papel preto. Ao ligá-lo, observou que
uma folha de papel embebida com platino-cianeto de prata (Pt-
AgCN), colocada a certa distância do tubo, estava brilhando. Ao
desligar o tubo, verificou que a luminosidade da folha
desaparecia, e que voltava a brilhar quando religava o tubo. Por
desconhecer a natureza desses “novos raios”, denominou-os de
raios-X, pois X representa uma grandeza matemática
desconhecida. É oportuno salientar que, em 22 de dezembro de
1895, Roentgen realizou a primeira radiografia-X da mão de sua
esposa Anna Bertha Roentgen (1833-1919), que destacava os
seus ossos e a sua aliança. Note-se que a primeira radiografia-X
clínica foi realizada pelo próprio Roentgen, em 13 de janeiro de
1896. Neste mesmo ano, o radiologista austríaco Leopold Freund
(1868-1943) iniciou a radioterapia ao utilizar os raios-X para
tratar de um tumor benigno de pele nas costas de uma criança
de 5 anos. Note-se, também, que o primeiro equipamento
portátil para realizar radiografias-X foi construído em 1906, e, a
partir dele iniciou-se a roentgenterapia, como um método
sistemático de tratar certas doenças.
Na sessão do dia 20 de janeiro de 1896 da Academia
Francesa de Ciências, o matemático e físico francês Henri
Poincaré (1854-1912) apresentou as primeiras fotografias de
raios-X enviadas por Roentgen. Presente a essa sessão, o físico
francês Antoine Henry Becquerel (1852-1908; PNF, 1903)
perguntou a Poincaré de que parte do tubo de Geissler-Hittorf
que Roentgen utilizara, havia saído esses raios. - Da parte oposto
ao catodo, que se tornara fluorescente, respondeu Poincaré.
Sendo especialista em luminescência (fluorescência e
fosforescência), especialidade que aprendera com seu avô e seu
pai, respectivamente, os físicos franceses Antoine César (17881878) e Edmond (1820-1891), Henri passou a realizar
experiências procurando uma relação entre as substâncias
fluorescentes e a emissão dos raios-X por parte das mesmas.
Não encontrou tal relação, no entanto, descobriu um novo
fenômeno físico.
Com efeito, em fevereiro de 1896, Henri observou que
cristais de sulfato de urânio-potássio [uranilo (UO2)] eram
capazes de impressionar uma chapa fotográfica recoberta com
papel escuro, estando o conjunto exposto à luz solar. Como na
primeira experiência que realizou havia submetido o conjunto
aos raios solares, a explicação que deu para o fato de haver sido
impressionada a chapa fotográfica, foi a de que a luz solar havia
provocado fluorescência nos cristais com a emissão de raios-X
que, por sua vez, atravessaram o papel escuro que envolvia os
cristais, indo, por conseguinte, impressionar a chapa fotográfica.
Em outra experiência, realizada no dia 01 de maio de 1896 e,
desta vez, sem uso da luz solar, o fenômeno se repetiu. Henri
concluiu então que o composto emitia certos “raios”
descobrindo, dessa forma, um novo fenômeno físico. Registre-se
que essa descoberta de Becquerel foi por ele apresentada, ainda
em 1896, à Academia Francesa de Ciências.
Em agosto de 1897, o físico inglês Sir Joseph John
Thomson (1856-1940; PNF, 1906) descobriu que os “raios
catódicos” eram compostos de elétrons, ao fazê-los passar entre
as placas de um condensador imersas em um campo magnético
perpendicular à direção do campo elétrico criado por aquelas
placas. Em fins de 1897, a física e química polonesa Marie
Sklodowska Curie (1867-1934; PNF, 1903; PNQ, 1911) (Madame
Curie) começou a estudar os “raios de Becquerel” e logo
percebeu que os mesmos ionizavam o ar tornando-o capaz de
conduzir corrente elétrica. Ao estudar o tório (Th), em 1898,
Madame Curie observou que esse elemento químico se
comportava como o uranilo de Becquerel. Foi por essa ocasião
que Madame Curie denominou de radioatividade a esse novo
fenômeno físico. No prosseguimento de suas pesquisas sobre
esse novo fenômeno físico, Madame Curie, agora auxiliada por
seu marido, o físico francês Pierre Curie (1859-1906; PNF, 1903),
passou a estudar a “pechblenda”, isto é, óxido de urânio (UO2)
Com esse estudo, o casal Curie conseguiu isolar um novo
elemento químico, vizinho do bismuto (Bi), ao qual chamou de
polônio (Po) em homenagem à pátria de Madame Curie. Essa
descoberta aconteceu em julho de 1898. Em dezembro de 1898,
o Casal Curie, auxiliado pelo químico francês Gustave Bémont
(1857-1932) descobriram outro elemento radioativo: o radium
(“rádio”) (Ra). Observe-se que, apenas em 1909, foi realizado o
primeiro tratamento médico usando a radioterapia no Hospital
de Londres.
Por outro lado, ainda a descoberta dos “raios de
Becquerel” levou o físico neozelandês Ernest Rutherford, Lord
Rutherford de Nelson (1871-1937) a medir, em 1898, a ionização
provocada por esses “raios” fazendo-os passar através de folhas
metálicas e, desse modo, descobriu que os mesmos eram
constituídos de dois tipos de partículas: alfa (α), carregada
positivamente, e beta (  ), carregada negativamente. Em 1899,
Rutherford descobriu o hoje radônio (Rn) a partir de uma solução
gasosa de cloreto de rádio (RaCℓ2). Por outro lado, em 1900,
Becquerel mostrou que os raios β eram “raios catódicos”, isto é,
elétrons. Ainda em 1900 o físico francês Paul Villard (1860-1934)
observou que a radioatividade possuía uma terceira parcela que
não era defletida pelo campo magnético, parcela essa
penetrante e semelhante aos raios-X, à qual Rutherford
denominou de gama (γ). [Registre-se que, em 1900, Rutherford
introduziu o conceito de meia-vida (T1/2) – o tempo que uma
amostra radioativa leva para reduzir-se à metade da amostra, e
que, em 1902, ele e o químico inglês Frederick Soddy (18771956; PNQ, 1921), formularam a teoria de que cada processo
radioativo é uma transmutação de elementos.] Note-se que foi
também, em 1900, que o físico alemão Max Karl Ernst Ludwig
Planck (1858-1947; PNF, 1918) propôs a ideia de que a energia
da radiação térmica (de frequência ν) variava discretamente, ou
seja, era composta de quanta (“pedaços”: hν, sendo h a
constante de Planck) e, desse modo, essa proposta é
considerada como o início da Física Quântica. É interessante
ressaltar que em 1899, os físicos holandeses Hermanus Haga
(1856-1936) e Cornelius H. Wind (1867-1911) realizaram as
primeiras experiências que demonstravam o caráter ondulatório
(pulsos eletromagnéticos) dos raios-X. [Sir Edmund Taylor
Whittaker (1873-1956) no livro A History of the Theories of
Aether and Electricity, Thomas Nelson and Sons, Ltd. (1951);
Emilio Segrè, From X-Rays to Quarks: Modern Physicists and
Their Discoveries (W. H. Freeman and Company, 1980; EdUnB,
1987)].
7. Relatividade Geral (“GPS”), Mecânica Quântica e
Antimatéria
Trataremos, agora, da RF/M no Século 20. Antes,
vejamos alguns resultados teóricos e experimentais, que levaram
à Física Quântica, e que são fundamentais para compreender
aquela relação. Os primeiros modelos clássicos do átomo foram
apresentados no início daquele Século pelo físico francês Jean
Baptiste Perrin (1870-1942; PNF, 1926) propondo, em 1901, um
modelo atômico, segundo o qual os elétrons nos átomos se
deslocavam em órbitas em torno de um caroço central e, em
1904, o físico japonês Hantaro Nagaoka (1865-1950) retomou
esse modelo (chamado “saturniano”, devido à semelhança dele
com os anéis de Saturno) considerando que o caroço central era
carregado positivamente. Nesse mesmo ano de 1904, Thomson
afirmou que o átomo era considerado como sendo constituído
por uma carga elétrica positiva, homogeneamente distribuída na
forma de uma esfera de raio da ordem de 1 angström (Å) (1 Å =
10-10 m), e movendo-se no seu interior, em anéis concêntricos,
um certo número de elétrons de modo a manter o átomo neutro
(modelo denominado de “pudim de ameixas”). Novo resultado
importante para a RF/M foi obtido por Rutherford e o químico
inglês Thomas Royds (1884-1955), em 1909, ao demonstrarem
que as partículas α eram átomos de hélio (He) ionizados, isto é,
sem elétrons. Note-se que, nesse mesmo ano de 1909, o
neurologista alemão Hans Berger (1873-1941) registrou a
primeira atividade mental elétrica e, ele próprio, em 1924,
obteve o primeiro eletroencefalógrafo humano (ECG) e reobtido em 1929.
Ainda em 1909, os físicos, o alemão Hans (Joahnnes)
Wilhelm Geiger (1882-1945) e o inglês Ernst Marsden (18891970), colaboradores de Rutherford, estudaram o espalhamento
de um feixe de partículas α (oriundas do Rn), através de uma
lâmina fina de metal. Como algumas dessas α apresentavam
espalhamentos maiores do que 900, resultado esse ser
incompatível com os modelos atômicos anteriores, então, em
1911, Rutherford propôs seu célebre modelo atômico planetário
(ainda clássico): os elétrons giravam em torno de órbitas
circulares (eletrosfera) em torno de um caroço central positivo
que ele denominou de núcleo atômico. No entanto, como a
eletrosfera não detinha a radiação de Larmor [toda carga
elétrica acelerada irradia energia, segundo o físico inglês Joseph
J. Larmor (1857-1942) demonstrou, em 1897], em 1913, o físico
dinamarquês Niels Hendrik Bohr (1885-1962; PNF, 1922),
formulou o modelo atômico quântico, segundo o qual as
energias (E) dos elétrons eram quantizadas dadas por: E = (13,6/n2) eV, onde n é um número inteiro positivo, eV significa
elétron-volt (energia adquirida por um elétron quando acelerado
pela diferença de potencial de 1 V) e o sinal menos indica força
de atração. É oportuno ressaltar que Bohr demonstrou a famosa
Fórmula de Balmer-Rydberg (que era empírica), daí a
importância de seu modelo.
Em 1912, o físico alemão Arnold Johannes Wilhelm
Sommerfeld (1868-1951) deduziu o valor teórico do
comprimento de onda (λ) dos raios-X, ou seja: λX = 0,3 Å. Ainda
em 1912, os físicos alemães Max Felix Theodor von Laue (18791960; PNF, 1914), Walther Friedrich (1883-1968) e Paul Knipping
(1883-1935) e, em 1913, os físicos ingleses Sir William Henry
Bragg (1862-1942; PNF, 1915) e seu filho Sir William Lawrence
Bragg (1890-1971; PNF, 1915) desenvolveram uma técnica de
espalhamento de raios-X para investigar a estrutura dos cristais.
Em 1915, o físico germano-suíço-norte-americano Albert Einstein
(1879-1955; PNF, 1921) desenvolveu a Teoria Geral da
Relatividade (TGR) [com sua famosa Equação de Einstein (EE)],
segundo a qual a força de gravitação dos corpos celestes decorre
da curvatura do espaço-tempo gerada pela massa dos mesmos.
Ainda em 1915, Sommerfeld e os físicos, o japonês Jun Ishiwara
(1881-1947) e o inglês William Wilson (1875-1965) apresentaram
uma extensão do modelo quântico bohriano a mais um grau de
liberdade dos elétrons em suas órbitas: assim, os elétrons
apresentavam órbitas elípticas [cujos planos eram determinados
pela direção (caracterizada pelo número quântico magnético- m)
de um campo magnético externo (H), segundo afirmou
Sommerfeld, em 1916] conhecido como Modelo Atômico
Quântico de Bohr-Ishiwara-Wilson-Sommerfeld (MAQB-I-W-S).
Quando, em 1917, Einstein aplicou sua EE ao Universo,
encontrou que o Universo se encontrava em expansão. Contudo,
como não havia evidência observacional sobre tal expansão, ele
então colocou um termo adicional no primeiro membro de sua
equação, para conter essa expansão, termo esse hoje conhecido
como termo cosmológico (Λ).
Sobre a TGR é oportuno destacar um aspecto de sua
comprovação e que resultou no desenvolvimento do Sistema de
Posicionamento Global, o hoje famoso GPS (Global Positioning
System). Em 1956, o físico germano-norte-americano Friedwardt
Winterberg (n.1929) propôs um teste para medir a variação do
tempo em um campo gravitacional forte usando relógios
atômicos colocados em satélites artificiais. Então, usando o
formalismo da TGR mostrou que esses relógios andavam 38 μs
mais rápidos, por dia, do que os que ficavam na superfície
terrestre. No ano seguinte, em 04 de outubro de 1957, a então
União das Repúblicas Socialistas Soviéticas (URSS), lançou o
famoso satélite Sputnik. Como esse lançamento aconteceu em
plena Guerra Fria (1949-1989) entre os Estados Unidos e a URSS,
os físicos norte-americanos William H. Guier (1926-2011) e
George C. Weiffenbach (1921-2003), trabalhando no Laboratório
de Física Aplicada (LFA) da Universidade Johns Hopkins,
decidiram monitorar as transmissões de rádio do Sputnik e, em
poucas horas, eles conseguiram acompanhá-lo em sua órbita. Em
vista disso, naturalmente surgiu o problema inverso: monitorar
os locais da Terra por intermédio de um satélite, problema no
qual esses dois físicos começaram a trabalhar, ainda no LFA, e
que resultou no hoje GPS, e que consiste de um conjunto de 28
satélites (“espelhos”) sendo 4 sobressalentes em 6 planos
orbitais. Esses satélites, construídos pela Rockwell, foram
lançados entre fevereiro de 1978 e novembro de 2004, sendo
que, cada um deles circula a Terra duas vezes por dia, numa
altitude de 20.200 km e a uma velocidade de 11.265 km/h. Mais
detalhes, ver: wikipedia.org/GPS.
Retornemos a RF/M. A primeira evidência
experimental de que o núcleo atômico rutherfordiano
apresentava uma estrutura interna, foi apresentada pelo próprio
Rutherford, em 1919, ao realizar uma reação nuclear, na qual
uma partícula α ao atravessar um cilindro contendo gases,
principalmente nitrogênio (N), havia transmutado este em
oxigênio (O) com a emissão de uma partícula [2He4 + 7N14 → 8O17
+ 1H1, equação escrita de acordo com a notação atual para um
elemento químico X (ZXA), sendo Z, o número atômico (composto
de prótons) e A, o número de massa (composto de prótons e de
nêutrons)] que ele denominou de próton (1H1 ≡ p), com carga
elétrica positiva. Note-se que, em 1920, Rutherford propôs que
deveria existir uma partícula neutra no interior do núcleo, com a
massa parecida à do próton, para explicar a razão pela qual a α
(2He4) se comportava, eletrostaticamente, como tendo a carga
elétrica de dois p e, gravitacionalmente, com a massa de quatro
p. Em 1921, ele a denominou de nêutron (n).
A partir da década de 1920 novos trabalhos realizados
em Física foram importantes para fortalecer mais a RF/M.
Vejamos como isso aconteceu. No começo daquela década, o
físico germano-inglês Max Born (1882-1970; PNF, 1954)
interessou-se em estender o MAQB-I-W-S, aos sistemas com
vários elétrons, como, por exemplo, o 2He4. Para isso, Born
adaptou os métodos clássicos de perturbação usados pelos
astrônomos, aos sistemas atômicos e os apresentou em três
artigos. O primeiro, em 1922, em colaboração com o físico
austro-norte-americano Wolfgang Pauli Junior (1900-1958; PNF,
1945), e os dois seguintes, em 1923, com a participação do físico
alemão Werner Karl Heisenberg (1901-1976; PNF, 1932). Como
os resultados de tais métodos perturbativos foram razoáveis, já
que eles conseguiram explicar alguns resultados experimentais,
Born convenceu-se de que era necessária uma mudança radical
nos fundamentos do MAQB-I-W-S, e que tal mudança deveria ser
feita por intermédio de um novo tipo de Mecânica. Assim, com
essa ideia em mente, em 1924, Born apresentou essa nova
formulação a qual deu o nome de Mecânica Quântica (MQ).
Observe-se que, ainda em 1923, o físico norte-americano Arthur
Holly Compton (1892-1962; PNF, 1927) e, independentemente o
físico e químico holandês Petrus Joseph Wilhelm Debye (18841966; PNQ, 1936), observaram o espalhamento de raios-X por
elementos químicos leves, o hoje famoso Efeito Compton-Debye.
8. Microscópio Eletrônico
É interessante ressaltar que a MQ foi formalizada nos
trabalhos realizados pelo físico francês Louis Victor Pierre
Raymond de Broglie (1892-1987; PNF, 1929), em 1924-1925
(modelo onda-partícula para o elétron); por Born, Heisenberg e
o físico alemão Ernst Pascual Jordan (1902-1980) e,
independentemente, pelo físico inglês Paul Adrien Maurice Dirac
(1902-1984; PNF, 1933), em 1925; e pelo físico austríaco Erwin
Schrödinger (1887-1961; PNF, 1933), em 1926. Como essa
formalização, agora denominada de Mecânica Quântica
Ondulatória (MQO), não continha em seu bojo o conceito de spin
(rotação intrínseca do elétron; e hoje, é a rotação intrínseca de
qualquer partícula elementar) proposto pelos físicos holandeses
George Eugene Uhlenbeck (1900-1988) e Samuel Abraham
Goudsmit (1902-1978), em 1925, e nem o Princípio da
Relatividade Restrita proposto por Einstein em 1905, Dirac,
então, em 1928, deduziu a célebre Equação de Dirac, cuja
solução indicava a presença da antimatéria (partícula idêntica ao
elétron (e-), porém com carga positiva) no Universo. Vale
acrescentar que, em 1927, Dirac havia quantizado (hν) a
radiação eletromagnética γ (hoje, essa radiação é
genericamente denominada de fóton [nome cunhado pelo
químico norte-americano Gilbert Newton Lewis (1875-1946), em
1926], caracterizada apenas por sua frequência ν), procedimento
esse que deu origem ao desenvolvimento da Eletrodinâmica
Quântica (QED: Quantum Electrodynamics).
No entanto, apesar da QED, a MQO foi muito
importante para a explicação dos decaimentos radioativos,
principalmente o decaimento α (emissão de partículas α). Com
efeito, ainda em 1928, os físicos, o norte-americano Edward
Uhler Condon (1902-1974) e o inglês Ronald Wilfrid Gurney
(1898-1953) e, independentemente, o russo-norte-americano
George Gamow (1904-1968) explicaram aquele decaimento
(decay) usando o conceito do efeito túnel, segundo o qual uma
partícula pode vencer uma barreira de potencial, com energia
menor que a energia do pico da barreira. Nessa formulação, eles
conseguiram, inclusive, estimar a vida-média dos elementos
radioativos.
Os efeitos da radioatividade natural nos sistemas
biológicos foram estudados, em 1929, pelo físico inglês Louis
Harold Gray (1905-1965) e, por isso, ele é considerado o inventor
da radiobiologia. Note-se que a partir de 1933, ele passou a
trabalhar como físico no Mount Vernon Hospital, em Londres, no
qual inventou uma série de equipamentos para medir a dosagem
de radiação, hoje denominada de gray. Em 1953, foi criado
naquele hospital o Laboratório Gray (wikipedia.org/Louis_Gray).
Logo no começo da década de 1930, em 1931, o
caráter onda-partícula debroglieano eletrônico foi usado pelos
alemães, o engenheiro elétrico e físico Ernst August Friedrich
Ruska (1906-1988; PNF, 1986) e o físico alemão Max Knoll (18971969) nas experiências que realizaram com um feixe de elétrons
e bobinas de focagem, usando estas para formar a imagem de
uma pequena abertura com uma amplificação um pouco maior
do que um (1). Nessa pesquisa investigativa sobre a focagem de
elétrons, Ruska percebeu que o comprimento de focagem das
ondas eletrônicas poderia ser diminuído usando uma tampinha
de ferro (Fe). O trabalho deles, com o qual conseguiram uma
amplificação de dezessete (17) vezes, inicia a microscopia
eletrônica. Observe-se que, em 1933, Ruska construiu o primeiro
microscópio eletrônico, com uma amplificação de 7.000 vezes.
Em 1931 e 1932, os físicos norte-americanos Ernest Orlando
Lawrence (1901-1958; PNF, 1938) e seu aluno de doutorado
Milton Stanley Livingston (1905-1986) construíram o primeiro
acelerador circular (com 11 polegadas de diâmetro) (ciclotron)
de partículas, com o qual conseguiram acelerar prótons (p) com
1,22 MeV (1 MeV = 106 eV) de energia (E).
Registre-se que, além de sua aplicação física para
acelerar partículas, Lawrence e seu irmão John Hundale (19041991), que era médico, pensaram em sua aplicação em
Medicina. Assim, para testá-lo, eles (auxiliado pelo físico norteamericano David H. Sloan), então aplicaram em sua própria mãe
Gunda (nascida Jacobson e que foi diagnosticada em fase
terminal de um câncer, em 1938), um feixe de nêutrons (ver
mais adiante com obtê-lo) oriundo do ciclotron. Ela tornou-se,
então, a primeira pessoa do mundo a receber esse tipo de
terapia. Parece que esse tratamento foi um sucesso, pois ela
teve uma vida vigorosa até os 83 anos.
9. Radioatividade Artificial
A antimatéria prevista por Dirac, em 1928, foi
descoberta, em 1932, pelo físico norte-americano Carl David
Anderson (1905-1991; PNF, 1936), recebendo o nome de
pósitron (e+). Logo depois, em 1933, os físicos, o inglês Patrick
Maynard Stuart Blackett (1897-1974; PNF, 1948) e o italiano
Giuseppe Pablo Stanislao Occhialini (1907-1993) realizaram uma
experiência na qual confirmaram a existência do pósitron ( e  ).
Essa experiência, realizada no Cavendish Laboratory, na
Inglaterra, hoje conhecida como produção de pares (γ → e- + e+),
foi confirmada, ainda em 1933, pelo físico alemão Max Delbrück
(1906-1981), ao estudar o espalhamento de fótons (γ) de alta
energia (E > 1,02 MeV) por campos eletrostáticos, como, por
exemplo, o de um núcleo atômico que é carregado
positivamente; esse processo é o conhecido espalhamento de
Delbrück. É oportuno observar que, nesse tipo de espalhamento,
a produção de pares é dita virtual, pois logo que o par é
formado, ele desaparece produzindo um par de fótons (e- + e+ →
2 γ), num processo conhecido como aniquilamento. Observe-se
que a produção de 2 γ é uma decorrência da Lei de Conservação
de Energia-Momento Linear
Em janeiro de 1934, o casal de físicos franceses, Irène
(1897-1956; PNQ, 1935) e Jean Frédéric Joliot-Curie (1900-1958;
PNQ, 1935) descobriram a radioatividade artificial ao
bombardearem alumínio (Aℓ) com partículas α. Após removerem
a fonte dessas partículas, esse casal observou que o alvo de Aℓ,
depois de expelir nêutrons (n) (em uma reação do tipo: 2He4 +
27
30
+ 0n1), continuava a emitir radiações que foram
 15P
13A 
interpretadas por eles como provenientes do isótopo do fósforo
– P30, não encontrado na natureza. Desse modo, os isótopos
radioativos artificiais assim formados passaram a denominar-se
de radioisótopos.
Outro tipo de radioatividade artificial foi descoberto,
em maio de 1934, pelo físico ítalo-norte-americano Enrico Fermi
(1901-1954; PNF, 1938) e seus assistentes, os físicos, o ítalonorte-americano Emílio Gino Segré (1905-1989; PNF, PNF, 1959)
e os italianos Edoardo Amaldi (1908-1989) e Franco Rama Dino
Rasetti (1901-2001), além do químico italiano Oscar d´Agostino
(1901-1975) que trabalhavam na Universidade de Roma [e, por
isso, eram conhecidos como o Grupo de Roma (GR)]. Vejamos
como isso ocorreu. Em dezembro de 1933, Fermi havia
desenvolvido uma teoria matemática para poder explicar o
decaimento β [emissão de elétrons (e-) por elementos
radioativos], segundo a qual, por intermédio de uma nova força
na natureza – chamada mais tarde de força fraca – o nêutron (n)
transforma-se em um próton (p), com a emissão de um elétron
(partícula β ≡ e-) e do neutrino (ν) [partícula proposta por Pauli,
em 1930, e descoberta somente em 1956, pelos físicos norteamericanos Frederick Reines (1918-1998; PNF, 1995) e Clyde
Lorrain Cowan Junior (1919-1974)], ou seja: n → p + e- + νe
[ocasião em que se verificou tratar-se do antineutrino ( e )].
Assim, de posse dessa teoria, Fermi e seu famoso GR passaram a
realizar experiências sobre a radioatividade induzida
bombardeando, com nêutrons (n), alguns elementos químicos
em ordem crescente do número atômico. Desse modo, ao
bombardearem o isótopo urânio-238 (92U238), o elemento
químico mais pesado até então conhecido, eles acreditavam que
poderiam obter o elemento seguinte da Tabela Periódica, o
elemento “urânio X” (93X239), uma vez que o nêutron utilizado
seria transformado em próton (segundo o “modelo fermiano”
referido acima) e, portanto, aumentaria de uma unidade o Z
(número de prótons) do urânio considerado. Contudo, na
experiência que realizaram em maio de 1934, o resultado que
conseguiram foi muito confuso, pois, além de observarem a
desintegração e a correspondente meia-vida do urânio,
obtiveram uma mistura de outras meias-vidas. Destaque-se que
as experiências do GR foram repetidas, em 1938, pelos químicos
alemães Otto Hahn (1879-1968; PNQ, 1944), Fritz Strassmann
(1902-1980) e Lise Meitner (1878-1968), e por Hahn e
Strassmann, e que foram interpretadas como uma fissão nuclear
por Meitner e seu sobrinho, o físico austro-alemão Otto Robert
Frisch (1904-1979), em 1939. Observe-se que, ainda em 1938, os
norte-americanos, o químico Glenn Theodore Seaborg (19121999; PNQ, 1951) e o físico John Jacob Livingood (1903-1986)
descobriram o isótopo radioativo do iodo (53I131), emissor de β e
com T1/2 ≈ 8,02 dias.
10. O Primeiro Computador Digital
A necessidade de realizar contas cada vez mais rápidas
sempre foi o objetivo do homem desde, certamente, quando ele
necessitou delas. Essa necessidade se tornou mais aguda com o
desenvolvimento da MQ (na década de 1920, como vimos acima)
e as novas Ciências dela decorrentes, pois as “contas” se
tornaram cada vez mais complicadas. Assim, em 1936, o
matemático inglês Alan Mathinson Turing (1912-1954), propôs
um hipotético computador digital universal (hoje conhecido
como a máquina de Turing), que se restringia apenas aos
aspectos lógicos das operações a serem efetuadas. Por sua vez,
em 1937, o matemático norte-americano John Vincent Atanasoff
(1903-1995) pensou em construir um computador analógico,
usando circuitos lógicos. Em 1939, junto com seu aluno de
doutorado, o engenheiro elétrico Clifford Edward Berry (19181963), Atanasoff construiu (no porão do prédio do
Departamento de Física da Universidade Estadual de Iowa, nos
Estados Unidos) o primeiro protótipo desse computador e que se
tornou operável, em 1942, e batizado como Atanasoff-Berry
Computer (ABC).
Com o início, em 01 de setembro de 1939, da Segunda
Guerra Mundial (SGM), guerra essa entre a Alemanha Nazista e
os países aliados (inicialmente: Inglaterra e França), havia
necessidade de se decifrar os códigos secretos usados pelos
alemães, já que a Alemanha estava levando vantagem nessa
guerra. Então, os Estados Unidos da América, que entraram na
SGM, a partir de 1941, criaram o Projeto Manhattan (PM),
iniciando seu Projeto Atômico para construir bombas atômicas,
usando a fissão nuclear. Porém, para construí-las, havia
necessidade de cálculos sofisticados para determinar a massa
crítica de elementos radioativos, principalmente o isótopo do
urânio (92U238). Contudo, como o ABC apresentava algumas
dificuldades de operação, os norte-americanos, o físico John
William Mauchly (1907-1980) (depois de conversar com
Atanasoff) e o engenheiro elétrico John Adam Presper Eckert, Jr.
(1919-1995) da Universidade da Pensilvânia, em 1943, com o
financiamento das Forças Armadas Norte-Americana, iniciaram a
construção do Eckert-Mauchly Computer (E-MC), cujo término
ocorreu no final de 1945 (lembrar que a SGM acabou em agosto
de 1945) e formalmente apresentado em fevereiro de 1946, com
o nome de Electronic Numerical Integrator and Computer
(ENIAC). Note-se este dispositivo foi considerado como o
Primeiro Computador Digital (PCC), até 1973, quando a Corte
Suprema dos Estados Unidos decidiu que foi Atanasoff, o
inventor
do
PCC.
(wikiupedia.org/Turing/Atanasoff/Mauchly/computer).
11. Primeiras Técnicas Neurocirúrgicas (Radiológicas)
Nucleares
Ainda em 1946, os físicos norte-americanos Edward
Mills Purcell (1912-1997; PNF, 1952), Henry Cutler Torrey (19111998)
e
Robert
Vivian
Pound
(1919-2010),
e
independentemente; Felix Bloch (1905-1983; PNF, 1952), William
Webster Hansen (1909-1949) e M. Packard descobriram a
Ressonância Magnética Nuclear (RMN) (Magnetic Nuclear
Resonance - MNR) em sólidos e líquidos. Observe-se que, em
1937, a primeira técnica para medir o momento magnético
nuclear (μ) (p.e.: spin) foi inventada pelo físico austro-norteamericano Isidor Isaac Rabi (1898-1988; PNF, 1944). Vale
lembrar que a RMN é um fenômeno físico que consiste na
absorção de radiação eletromagnética (γ) [de uma dada
frequência (ν)] por núcleos atômicos (μ ≠ 0) quando se
encontram na presença de um campo magnético externo (H).
Note-se que o μ comporta-se como um minúsculo ímã e que
precessiona (roda) em torno da direção de H e que, de acordo
com a MQ, ele pode ter algumas orientações, cuja projeção
ortogonal na direção de H é definida pelo número quântico
magnético (m) (MAQB-I-W-S) caracteriza estados de energia.
Portanto, quando a radiação eletromagnética externa (γ) incide
no núcleo e o faz passar de um estado de energia (m) para outro
(m + 1), ele absorve energia e, quando volta ao estado anterior,
emite essa energia absorvida e que pode ser registrada por
algum equipamento eletrônico. É oportuno destacar que uma
primeira tentativa de usar a RMN para obter uma imagem foi
proposta pelo físico norte-americano Herman Y. Carr (19242008), em 1958, em artigo no qual descreveu uma técnica de
precessão de estado-estacionário para obter uma imagem unidimensional da RMN.
Vale salientar que a fibrilação ventricular [de origem
elétrica e que havia sido observada, em 1850 (pela primeira vez),
pelos médicos alemães Moritz Hoffa e K(C)arl Friedrich Wilhelm
Ludwig (1816-1895)], foi medida por intermédio de um
dispositivo elétrico denominado de fibrilador ventricular
inventado, em 1947, pelos cirurgiões cardíacos norte-americanos
Claude Schaeffer Beck (1894-1971; PNF/M, 1952), W. H.
Pritchard e H. S. Freil.
Em seguida, tratemos das diversas técnicas cirúrgicas
envolvendo conceitos matemáticos e físicos, inventadas nas
décadas de 1940 e 1950. Iniciemos pela cirurgia estereotáxica
[que deriva das palavras gregas: stereo (sólido) e taxis (arranjo)],
técnicas essas que decorrem do aparelho estereotático
inventado, em 1908, no Hospital da University College London,
na Inglaterra, pelos ingleses, o neurocirurgião Sir Victor
Alexander Haden Horsley (1857-1916) e o fisiologista Robert H.
Clarke [1873(?)-1924]. Esse conhecido Aparelho Horsley-Clarke
(AH-C) utiliza um conjunto de coordenadas tridimensionais para
localizar pequenos alvos no interior do corpo e, desse modo,
pode neles executar alguma atividade (ablação, biópsia, implante
cirúrgico etc.). Até a década de 1930, o AH-C foi aperfeiçoado
cada vez mais, porém era utilizado apenas em animais, por sua
dificuldade em lidar com detalhes anatômicos intracranianos
humanos localizados por técnicas radiográficas (com raios-x). O
contorno dessa dificuldade aconteceu na década de 1940. Com
efeito, em 1947, os neurocirurgiões norte-americanos Ernst
Adolf Spiegel (1895-1985) (de origem austríaca) e Henry T. Wycis
(1911-1972) adaptaram o AH-C com coordenadas cartesianas (x,
y, z) e que poderia ser usado em cirurgias cerebrais. Mais tarde,
em 1949, o neurocirurgião sueco Lars Leksell (1907-1986) lançou
mão de coordenadas esféricas (r, θ, φ) em seu dispositivo de AHC, tornando-o mais fácil de calibrá-lo em uma sala de operação.
Com isso, ele realizou com sucesso a primeira
neurocardiocirurgia, em 1951.
Agora, vejamos as cirurgias utilizando os conceitos
físicos de energia envolvidos em: acústica (ultrassom) e
radioatividade [raios (partículas) α, β e γ] [John R. Mallard,
Medical Physics, IN: Twentieth Century Physics III (Institute of
Physics Publishing/American Institute of Physics, Press (1995)].
A Terapêutica Ultrassônica [baseada na energia
sonora do High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) (“Ultrassom
Focado de Alta Intensidade”)+ foi objeto de estudo por parte do
físico norte-americano William (“Bill”) J. Fry (1918-1968) desde
quando foi convidado pelo engenheiro elétrico norte-americano
William Littell Everitt (1900-1986) a trabalhar no Departamento
de Engenharia Elétrica da Universidade de Illinois (Urbana,
Champaign), em 1946, e lá, ele e seu irmão Francis J. Fry criaram
o Laboratório de Pesquisa em Bioacústica. Note-se que, neste
laboratório, usando a HIFU, “Bill” Fry realizou uma série de
trabalhos pioneiros dos quais se destaca a Primeira Cirurgia
Ultrassônica, ocorrida em 1954, com a colaboração de Francis e
dos neurocirurgiões norte-americanos William H. Mosberg Jr.
(1920-1993) e J. W. Barnard. Note-se, também, que o
neurocirurgião inglês F. C. Turner e, independentemente, Leksell,
em 1952, realizaram a primeira ecoencefalografia usando
ultrassons. Enquanto o trabalho de Turner foi apresentado no
Annual Report of the British Empire Cancer Compaign (ocorrido
em Londres, em 1952), Leksell só apresentou seus resultados em
1956. Por sua vez, em 1957, o físico japonês Shigeo Satomura
(1919-1960) desenvolveu a primeira técnica de ultrassom
Doppler para inspecionar a função cardíaca. Foi também em
1957, que o médico inglês John R. Mallard idealizou um scanner
retilíneo para localizar radioisótopos in vivo. O dispositivo
construído a partir dessa ideia foi usado por Mallard e C. J.
Peachey, em 1959. Vale registrar que, em 1994, Arnaud Derode,
Philippe Roux e Mathias Fink, descobriram o tempo reverso de
ultrassons (Time-Reversal Mirrors - TRM).
As primeiras radioterapias humanas foram realizadas
também na década de 1950. Com efeito, em outubro de 1951, o
cirurgião-médico norte-americano Brown M. Dobyns (19132010) lançou mão do isótopo do iodo (53I131) (emissor β; T1/2 ≈
8,02 dias) na diagnose e na cura do câncer da tireóide. Por outro
lado, no dia 27 de outubro de 1951, foi usado pela primeira vez a
radiação do isótopo do cobalto (27Co60) [obtido pela primeira vez,
em outubro de 1937, pelos físicos e químicos norte-americanos
Glenn Theodore Seaborg (1912-1999; PNQ, 1951) e John L.
Livingood (1903-1986), sendo emissor de γ (≈ 1 Mev) com T1/2 ≈
5,3 anos (oportunidade em que agradeço ao físico brasileiro
Odilon Antonio Paula Tavares (n. 1943), por essa informação (email, 29/08/2015)], na cura do câncer na cidade de London, em
Ontário (Canadá), por intermédio de um equipamento
construído pelo físico-médico canadense Harold Elford Johns
(1915-1998) da University of Saskatchewan (UdeS), localizada em
Saskatoon, cidade da província canadense de Sakatchewan. Logo
em novembro, esse mesmo equipamento tratou de pacientes
cancerosos de Saskatoon. Vale ressaltar que o uso médico da
radiação já havia sido pensado pelo físico-médico canadense
Ertle L. Harrington, no final da década de 1920, quando
trabalhava no Departamento de Física da UdeS. Ressalte-se
também que Harrington participou da construção do primeiro
betatron [acelerador circular de elétrons (partículas β),
inventado pelo físico norte-americano Donald William Kerst
(1911-1993), em 1940], de 25 MeV, da UdeS, em 1948,
juntamente com Johns (que fora convidado por Harrington para
trabalhar na UdeS, logo depois do término da SGM) e os físicos
canadenses Newman Haslam e Leon Katz. Registre-se que o físico
brasileiro Marcelo Damy de Souza Santos (1914-2009) instalou
na Universidade de São Paulo (USP), em 1951, o primeiro
betatron brasileiro de 22 MeV.
12. Fibras Ópticas
Em 1952, houve a invenção de um dispositivo físico
importante para o uso na Medicina: trata-se da fibra óptica.
Vejamos como isso ocorreu. No começo do Século 20, a ideia de
transmitir luz em um meio denso voltou a ser objeto de
pesquisa. Com efeito, em 1910, Debye e o físico grego Demetrius
Hondros (1882-1962) publicaram um trabalho teórico sobre a
possibilidade de transmissão de luz em um guia de onda
dielétrico (material não-condutor). Logo depois, em 1911, o
físico francês Charles Victor Mauguin (1878-1958) aventou a
possibilidade de propagar a luz através de uma estrutura
helicoidal. Mais tarde, em 1920, O. Schriever publicou os
primeiros trabalhos experimentais sobre a propagação de ondas
eletromagnéticas em fios dielétricos, nos quais procurou testar
os cálculos teóricos de Debye-Hondros. Em 1926, o engenheiro
escocês John Logie Baird (1888-1946) (o inventor da televisão,
em 1924) patenteou a ideia de transmitir imagens através de um
cabo de vidro flexível. Note que, também na década de 1920, um
feixe de filamentos maciços de vidro era usado para investigar o
aparelho digestivo humano ou como periscópios flexíveis.
Contudo, essas fibras de vidro eram muito fracas e não
transmitiam muita luz e, às vezes, deixavam escapá-la pelo
desgaste do atrito entre elas.
Estimulado pela experiência que o físico inglês John
Tyndall (1820-1893) realizou, em 1870, na qual guiava a luz em
um jato de água que fluía entre dois recipientes e considerando
as deficiências da fibra de vidro apontadas acima, em 1952, o
físico indiano Narinder Singh Kapany (n.1927) iniciou seus
trabalhos que o levaram à invenção da fibra óptica: uma fibra de
vidro revestida por um material cujo índice de refração (n) é um
pouco menor do que o n do vidro [1,532 (tipo crown) e 1,658
(tipo flint). Por sua vez, em 1954, o físico holandês Abraham
Cornelis Sebastien van Heel (1899-1966) descreveu uma técnica
para transmitir imagens ópticas sem aberração (perdas),
empregando um guia dielétrico revestido com uma camada de
material de baixo n. Seu objetivo estava relacionado apenas com
o alinhamento de imagens. Aliás, também em 1954, Kapany e o
físico e matemático inglês Harold Horace Hopkins (1918-1994) (o
inventor da lente zoom, em 1948) publicaram um trabalho no
qual descreveram suas experiências com a transmissão de luz
por intermédio de um dispositivo formado de um feixe de fibras
ópticas; novas experiências com esse dispositivo foram descritas
por Kapany e Hopkins, em 1955, nas quais usaram esse mesmo
dispositivo para aplicações citoscópicas, por exemplo, examinar
o trato (aparelho) digestivo humano. Registre-se que Hopkins já
pensara nesse problema em decorrência dos trabalhos que
realizara, em 1943 e 1945, sobre a resolução de microscópios
quando iluminado com luz polarizada.
13. DNA
Outra importante descoberta para a RF/M ocorreu em
1953: o ácido desoxirribonucléico (DeoxyriboNucleic Acid: DNA)
e, para a mesma, houve a participação de físicos.
Como
Professor Senior do Instituto de Estudos Avançados de Dublin
(IEAD) (entre 1939 e 1956), o físico austríaco Erwin Schrödinger
(1887-1961; PNF, 1933) tinha a responsabilidade de organizar,
periodicamente, conferências públicas. Assim, em algumas delas
em que participou diretamente, seu tema preferido versava
sobre Filosofia e História da Ciência. Essas conferências foram
mais tarde organizadas em livros. Desse modo, dentre esses
livros destacam-se: What is Life? The Physical Aspect of the
Living Cell (“Que é a Vida? O Aspecto Físico da Célula Viva”)
(1944), Science and Humanism (“Ciência e Humanismo”) (1951),
Nature and the Greeks (“Natureza e os Gregos”) (1954), e Mind
and Matter (“Mente e Matéria”) (1958). O livro What is Life? é
uma tentativa de mostrar como a Física Quântica pode ser usada
no domínio da Biologia Molecular e, com isso, tentar explicar a
estabilidade da estrutura genética. Esse livro exerceu muita
influência sobre os biólogos e físicos, como ocorreu, por
exemplo, com o então físico inglês Francis Harry Compton Crick
(1916-2004; PNF/M, 1962) que, depois de lê-lo, abandonou a
Física para dedicar-se à Biologia Molecular. É oportuno chamar a
atenção para o fato de que Crick e o biólogo molecular norteamericano James Dewey Watson (n.1928; PNF/M, 1962), em
1953, descobriram a estrutura molecular do DNA, graças à
técnica de difração de raios-X por essa molécula, desenvolvida
pelos biólogos moleculares ingleses Maurice Hugh Frederick
Wilkins (1916-2004; PNF/M, 1962) e Rosalind Elsie Franklin
(1920-1958).
14. Laser e LEDs
A década de 1950 finalizou (ou começou a década de
1960) com outra grande invenção que veio revolucionar a RF/M:
o laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
(“Amplificação de Luz Estimulada por Emissão de Radiação”).
Vejamos sua história. A ideia teórica da possibilidade de emissão
estimulada foi proposta por Einstein, em trabalhos realizados
em 1916 e 1917, nos quais tratou a radiação eletromagnética
sob o ponto de vista mecânico estatístico. Contudo a
possibilidade de construir um dispositivo que usasse aquela ideia
só aconteceu, em 1949, quando os físicos, o francês Jean Brossel
(1918-2003) e o franco-alemão Alfred Kastler (1902-1984; PNF,
1966) desenvolveram uma técnica, mais tarde conhecida como
bombeamento óptico (“inversão de população”). Basicamente,
essa técnica é assim descrita. Quando um grupo de átomos é
“iluminado” com um feixe de radiação eletromagnética de
determinada frequência (ν), alguns desses átomos absorvem os
quanta (hν) correspondentes, e irão do estado de energia
fundamental (ou de outro estado próximo) para um dos estados
mais energéticos. Como o tempo médio (vida média) desses
estados excitados é em torno de 10-7 s, eles então voltam ao
estado fundamental emitindo radiação fluorescente. Observe-se
que, em 1951, Purcell e Pound demonstraram a emissão
estimulada einsteiniana assim como a “inversão de população”.
A ideia de amplificar uma radiação usando as
transições rotacionais moleculares, conhecida com o princípio do
gerador molecular, foi sendo paulatinamente desenvolvida pelo
físico norte-americano Charles Hard Townes (n.1915; PNF, 1964),
em 1951, e pelos físicos, o também norte-americano Joseph
Weber (1919-2000), em 1953, e os russos Nikolai Gennadievich
Basov (1922-2001; PNF, 1964) e Aleksandr Mikhailovich
Prokhorov (1916-2002; PNF, 1964), em 1954. Contudo, essa ideia
só foi transformada em um dispositivo prático, ainda em 1954,
quando Townes e os físicos norte-americanos James Power
Gordon (1928-2013) e Herbert J. Zeiger (1925-2011) anunciaram
que haviam construído o primeiro maser (Microwave
Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
(“Amplificação de Micro-ondas Estimulada por Emissão de
Radiação”) usando um gás de amônia (NH3). Aliás, registre-se
que o nome maser só foi usado por esses físicos em 1955.
Contudo, esse dispositivo funcionava intermitentemente, pois
dispunha de apenas dois níveis de energia, n1 e n2, com n2 > n1.
Assim, os elétrons do nível mais alto (n2) são estimulados e caem
para o nível mais baixo (n1). Desse modo, a emissão estimulada
só recomeçava quando havia um novo bombeamento de
elétrons de n1  n2. Note-se que essa dificuldade foi contornada
pelo físico norte-americano Nicolas Bloembergen (n.1920; PNF,
1981), em 1956, com a ideia para a construção de um maser,
usando três níveis de energia de íons paramagnéticos inseridos
(“dopados”) em um cristal, ideia essa que ficou conhecida como
maser de três níveis. Neste tipo de maser, um bombeamento
óptico permite que a população de elétrons do nível 3 (n3) se
mantenha substancialmente igual à do nível 1 (n1). Dessa forma,
a emissão de micro-ondas estimuladas pode ocorrer de dois
modos desde que, respectivamente, tenhamos n3 > n1 ou n2 > n1.
Registre-se que esse tipo de maser foi construído no Bell
Telephone Laboratories (BTL), usando um cristal de rubi (A  2 O3)
com impurezas do metal paramagnético cromo (Cr3+), em 1958.
Apesar de o físico norte-americano Gordon Gould
(1920-2005) haver, em 1957, sugerido o dispositivo óptico - laser
(nome cunhado por ele) -, a proposta de sua construção, nas
regiões de radiação infravermelha e visível (óptico), foi
apresentada, em 1958, por Townes e pelo físico norte-americano
Arthur Leonard Schawlow (1921-1999; PNF, 1981). Note-se que,
nesse mesmo ano de 1958, eles solicitaram a patente, a qual, no
entanto, só lhes foi concedida em 1960 (US Patent
No.2.292.922). Por fim, em 16 de maio de 1960 (e anunciada no
New York Times de 07 de julho de 1960), o físico norteamericano Theodore Harold Maiman (1927-2007) construiu o
primeiro laser óptico usando um cristal róseo de rubi [A  2 O3 com
0,05% (em peso) de óxido de cromo (Cr2O3)], porém envolvendo
três níveis de energia do mesmo íon de cromo (Cr+++) usado na
construção do maser.
Como o uso do laser é muito importante na Medicina
atual, é interessante incluir mais alguns fatos relacionados com o
seu avanço tecnológico, principalmente pela invenção dos
Diodos-Emissores de Luz (“Light-Emittings Diodes” – LED). O
primeiro LED foi anunciado, em 1923 (e confirmado em 1927),
pelo físico russo Oleg Vladimirovich Losev (Lossev/Lossew)
(1903-1942) ao observar que quando uma corrente contínua,
oriunda de uma bateria, passava em cristais de carbeto de silício
(SiC) (carborundum), um flash de luz verde aparecia. Muito
embora esse fenômeno (eletroluminescência) já tivesse sido
observado, em 1907, pelo inventor inglês, o Capitão Henry
Joseph Round (1881-1966), foi Los(s)ev(w) quem o entendeu,
propôs uma teoria para explicá-lo e o usou em dispositivos
eletroluminescentes, segundo ele próprio registrou em seus
artigos escritos em 1928, 1929 e 1940.
Muito mais tarde, já na década de 1950, novas
evidências da eletroluminescência foram anunciadas. Com
efeito, em 1951, os engenheiros-físicos norte-americanos Kurt
Lehovec (1918-2012) (nascido na Bohemia), Carl Anthony
Accardo (1928-2014) e Edward Jamgochian (n.1924) que
trabalhavam no Signal Corps Engineering Laboratory (SCEL),
explicaram a eletroluminescência observada por Lehovec como
resultado da injeção de portadores de carga (pc) (carriers)
através de uma junção p-n (diodos) (que ocorre, por exemplo, no
SiC) seguida de uma radiação luminosa (fóton) devido a
recombinação de elétrons e “buracos”. Porém, como a energia
do fóton observado era menor do que a energia da junção
(bandgap = 1,4 eV), eles sugeriram que aquela radiação ocorria
por causa de impurezas ou defeitos do cristal de SiC. Em 1955, o
físico norte-americano Rubin Braunstein, que trabalhava na
Radio Corporation of America (RCA) (em Princeton, New Jersey,
nos Estados Unidos) observou uma radiação infravermelha em
heterojunções semicondutoras (HeS).
Vale ressaltar que os semicondutores [p.e.: germânio
(Ge) e silício (Si)+ quando “dopados” com determinados
elementos químicos em sua banda (bandgap) proibida [região
entre a banda de valência (região onde se localizam os elétrons
nas camadas mais externas do modelo atômico bohriano) e a
banda de condução (na qual os elétrons circulam], podem ser
transformados em pc do tipo n (-) (elétrons) e do tipo p (+)
(“buracos”). Ressalte-se, também, que a importância tecnológica
dos semicondutores dopados surgiu nas célebres experiências
realizadas nos Bell Telephone Laboratories (BTL) pelos físicos
norte-americanos John Bardeen (1908-1991; PNF, 1956; 1972),
William Bradford Shockley (1910-1989; PNF, 1956) (de origem
inglesa) e Walter Houser Brattain (1902-1987; PNF, 1956), na
segunda metade da década de 1940. Com efeito, em 1945,
Shockley descobriu que um cristal de Ge contendo traços de uma
impureza funcionava como retificador. Desse modo, poderia
controlar os elétrons móveis no interior desse tipo de
semicondutor, com um campo elétrico externo. Por sua vez, em
1947, Bardeen explicou essa descoberta de Shockley afirmando
que a mesma era devido ao fato de existirem estados (gaps:
“armadilhas”) na superfície do Ge e, portanto, uma grande
fração da carga induzida era imobilizada por tais “estados
superficiais”, estados esses que explicavam os aspectos
“embaraçosos” (nenhuma diferença de potencial) no ponto de
contato (diodo) entre os tipos n-p do Ge ou do Si. Ainda em
1947, Bardeen e Brattain imergiram uma peça de Ge em um
eletrólito e descobriram que poderiam fazer passar uma
corrente elétrica através de um material de alta resistência,
fenômeno esse que passou a ser conhecido como Efeito
Transistor (ET) (“Transfer Resistor”). Em 27 de dezembro de
1947, Bardeen e Brattain usaram o ET para construir o transistor
de pontas (“bigode de gato”) constituído de uma base de Ge
(tipo-n), na qual se apoiavam dois finos contactos metálicos. Um
dos contactos era polarizado para frente em relação à base,
compondo o denominado emissor. O segundo contacto
apresentava uma polarização reversa, constituindo-se no
coletor. Esse sistema funcionava como um amplificador.
[William Bradford Shockley, Electrons and Holes in
Semiconductors (D. Van Nostrand Company, Incorporation,
1950)].
Por sua vez, as HeS são estruturas que envolvem
elementos químicos das colunas III-V da Tabela Periódica dos
Elementos, tais como: gálio-arsênio (GaAs: arseneto de gálio);
gálio-antimônio (GaSb); gálio-nitrogênio (GaN: nitreto de gálio);
índio-fósforo (InP: fosfeto de índio) e silício-germânio (SiGe).
Registre-se
que
as
HeS
foram
desenvolvidas,
independentemente, pelos grupos dos físicos liderados pelo
alemão Herbert Kroemer (n.1928; PNF, 2000) e pelo russo Zhores
I. Alferov (n.1930; PNF, 2000). Kroemer desenvolveu seu
trabalho em vários lugares: em 1953, no Fernmeldetechnisches
Zentralamt – FTZ (“Laboratório Central de Telecomunicações”)
do Serviço Postal Alemão; em 1954, na RCA; entre 1963-1966, na
Varian Associates, no Silicon Valley, em Palo Alto, Califórnia; e,
em 1968, foi para a Universidade de Colorado, onde permaneceu
até 1976, quando então se deslocou para a Universidade da
Califórnia, em Santa Bárbara, para ser professor no
Departamento de Engenharia Elétrica e Engenharia
Computacional. Por sua vez, Alferov desenvolveu suas pesquisas
sobre as HeS no hoje famoso Instituto Físico-Técnico A. F. Ioffe
(IFT-AFI), em Leningrado, que havia sido organizado pelo físico
russo Abram Fedorovic Ioffe (1880-1960), em 1919, como a
Faculdade de Física e Mecânica do Instituto Politécnico de São
Petersburgo. [Herbert Kroemer, Autobiography e Nobel Lecture:
Quasi-Electric Fields and Band Offsets: Teaching Electrons new
Tricks (Nobel e-Museum, 08 de dezembro de 2000), e Zhores I.
Alferov, Autobiography e Nobel Lecture: The Double
Heterostructure: Concept and its Applications in Physics,
Electronics and Technology (Nobel e-Museum, 08 de dezembro
de 2000)].
Voltemos ao LED. Apesar das observações sobre a
emissão de radiação por parte de junções p-n, tratadas antes, a
invenção do primeiro LED (no espectro vermelho visível da luz)
aconteceu no laboratório da empresa General Electric
Corporation (GEC), em Syracuse (New York) e se deve ao físico
norte-americano Nick Holonyak Junior (n.1928). Com efeito, em
1962, ele e Sam F. Bevacqua anunciaram que, usando junções de
semicondutores de Ga e As, com uma mistura de P (GaAs1-xPx),
observaram um flash vermelho. (Aliás, é interessante registrar
que Holonyak, no volume de fevereiro de 1963 do Reader´d
Digest, previu que os LEDs iriam substituir as lâmpadas
incandescentes edisonianas, conforme está sendo gradualmente
realizado no mundo atual.) É oportuno destacar que, ainda em
1962, Robert N. Hall, G. E. Fenner, J. D. Kingsley, T. J. Soltys e R.
O. Carlson da GEC, em Schenectady; Marshall I. Nathan, W. P.
Dumke, G. Burns, F. H. Dill Junior e G. Lasher da International
Business Machines Corporation (IBM), em Watson; R. J. Keyes e
T. M. Quist e Quist, Robert H. Rediker, R. J. Keyes, W. E. Krag, B.
Lax, A. L. McWhorter e Zeiger, do Lincoln Laboratory, do
Massachusetts Institute of Technology (LL/MIT), também
registraram o mesmo flash vermelho, porém usando apenas o
composto semicondutor GaAs.
Ainda na década de 1960, verificou-se que o GaP
(fosfeto de gálio) não era tão eficiente como emissor de luz
quanto o GaAs. Este, por sua vez, se tornava muito menos
eficiente (0,005%) quando a concentração de P excedia a 44%
conforme os físicos norte-americanos Herbert Paul Maruska
(n.1944) e Jacques I. Pankove (n.1922) (de origem russa)
mostraram em 1967 (Solid State Electronics 10, p. 917). Logo
depois, em 1968 (Applied Physics Letters 13, p. 139), R. A. Logan,
H. G. White e W. Wiegmann anunciaram que haviam obtido um
LED amarelo-verde (550 nm; 1 nm = 10-9 m) usando uma junção
GaP dopada com N (GaP:N).
No final da década de 1960, a RCA fabricava as
primeiras televisões (TV) coloridas usando tubos de raios
catódicos tradicionais. E, para isso, contava com a colaboração
de uma de suas Divisões, a Materials Research Division (MRD),
então dirigida pelo físico-químico norte-americano James T.
Tietjen (n.1933) e que desejava construir uma televisão colorida
plana usando LEDs. Ora, como a televisão a cores é baseada nas
três cores básicas (com λ dado em nm): vermelho (610 <λ< 760),
verde (500 <λ< 570) e azul (450 <λ< 500), e considerando que o
LED vermelho já tinha sido construído em 1962, usando GaPxAs1-x
e que o LED amarelo-verde acabara de ser construído, em 1968,
com GaP:N, como vimos acima, faltava apenas construir o LED
azul. Assim, em 03 de maio de 1968, Tietjen conversou com
Maruska, membro de sua equipe na MRD {que construía filmes
cristalinos de GaP:N para obter o LED vermelho usando a técnica
HVPE [Hydride (Halide) Vapor Phase Epitaxy]} e sugeriu-lhe que
usasse essa mesma técnica para crescer filmes cristalinos de
GaN, pois esperava, com tais cristais, obter o LED azul. Motivado
por esse desafio, Maruska foi a busca de informações sobre o
GaN, na Biblioteca David Sarnoff Research Center, da RCA, e
xerocou os trabalhos dos químicos alemães Robert Juza e Harry
Hahn, de 1938, que tratava do GaN. [É interessante destacar
que, como a RCA estava fazendo economia, ele usou a face não
usada de xeroxs (que datavam de 03/05/1968) para tirar tais
cópias e, por isso, essa data marca o início do programa da RCA
do desenvolvimento da técnica de crescimento de filmes de GaN,
por intermédio da HVPE.] Contudo, para esse crescimento, havia
um pequeno problema, pois até então, todos os filmes de GaN
eram crescidos em temperaturas abaixo de 600 0C, muito inferior
a temperatura típica de 850 0C de crescimento do GaAs. Para
contornar esse problema, em 05 de março de 1969, Maruska
substituiu o vácuo por um banho de NH3 e conseguiu, na
temperatura de 950 0C, obter um filme fino de GaN e o resultado
desse trabalho de pesquisa foi apresentado por ele e Tietjen, em
1969 (Applied Physics Letters 15, p. 327). Como os filmes de GaN
assim obtidos eram naturalmente (sem dopantes) do tipo-n,
alguns laboratórios do mundo (Europa, Japão e inclusive a RCA)
procuravam encontrar dopantes que fossem do tipo-p para,
então, realizar uma junção p-n. Como o Zn já havia sido usado
em outras HeS, houve uma tentativa de frustrada de aproveitá-lo
para obter tal junção.
Depois de passar seu ano sabático de 1969 na
Berkeley University, Pankove voltou para a RCA, em janeiro de
1970 e, sabendo do trabalho de Maruska sobre o crescimento do
GaN, imediatamente se juntou a ele e formaram um grupo de
pesquisa para trabalhar na absorção óptica e fotoluminescência
de filmes finos de GaN. Essa união resultou nos artigos que
foram apresentados, ainda em 1970.
Já com 26 anos de idade, Maruska foi realizar seu
Doutorado na Stanford University (SU), em 1970, com uma bolsa
de estudos da RCA, com a finalidade de trabalhar na busca do
LED azul. Enquanto isso, na RCA, Pankove continuou suas
pesquisas com o crescimento eletroluminescente de filmes de
GaN dopados com Zn e In. Assim, em 1971, a RCA apresentou o
LED (GaN-Zn) com um pico de azul-brilhante (475 nm) e o LED
(GaN-In). Registre-se que, ainda em 1971, R. Dingle, D. D. Sell, S.
E. Stokowski e M. Ilegems usaram a técnica do HVPE para
estudar a absorção, a refletância e a luminescência do GaN.
15. Tomografia Computadorizada e Medicina de
Diagnósticos por Imagens
Tratemos agora, da Técnica da Neuroimagem (TNi)
Muito embora a primeira TNi haja sido inventada, na década de
1880, pelo fisiologista italiano Angelo Mosso (1846-1910), com o
nome de balanço da circulação humana (com a qual ele media
a redistribuição do sangue durante atividades emocionais e
intelectuais humanas), a Era Moderna da Medicina de
Diagnósticos por Imagens (MDI) se iniciou, em 1963, devido ao
estudo teórico realizado pelo físico sul-africano Allan McLeod
Cormack (1924-1998; PNF/M, 1979) ao aplicar a proposta
matemática da tomografia computadorizada (TC) [formulada
pelo matemático austríaco Johann Karl August Radon (18871956), no artigo intitulado: Single Photon Emission Computed
Tomography (SPECT), em 1917] aos raios-X e, possibilitando,
desse modo, a técnica da tomografia computadorizada de raiosX (TC-X). Logo depois, em 1964, o médico norte-americano David
Edmund Kuhl (n.1929) usou a mesma proposta de Radon e
construiu um instrumento tomográfico e realizou a primeira TC
do corpo humano. Por outro lado, em 1967, o engenheiro
elétrico inglês Sir Godfrey Newbold Hounsfield (1919-2004;
PNF/M, 1979) (sem conhecimento do trabalho de Cormack),
desenvolveu o princípio do TC e construiu um equipamento
tridimensional (dotado de translação e rotação) para obter
imagens do cérebro. Esse equipamento de Hounsfield emite
raios-X simultaneamente em vários ângulos, criando a imagem
de um objeto “em fatias” (tómos, do grego) pós-processada e
transformada em uma imagem tridimensional por intermédio de
um computador. Note-se que, inicialmente, ele usou uma fonte
de raios γ, levando 09 dias para coletar (“escanear”) os dados e
2,5 horas para obter a imagem. Porém, ao usar uma fonte de
raios-X, ele reduziu o tempo de escaneamento para 09 horas e,
com isso, foi capaz de distinguir a parte branca da parte cinza de
um cérebro preservado (ele também fez imagens de um cérebro
de vaca e de seu próprio). Em 01 de outubro de 1971, o primeiro
TC-X foi usado na prática médica, no Hospital Atkison Morley
(Wimbledon, Londres), diagnosticando um cisto cerebral de um
paciente. Desse modo, Hounsfield é considerado o inventor da
TC-X (hoje uma técnica largamente usada na MDI), e seu nome
imortalizado pelo símbolo HU [Hounsfield Unit (Unidade
Hounsfield/UH)], que representa a medida da radiodensidade
usada na TC. Essa unidade é definida com o valor nulo (0 UH)
para a água destilada em condições normais de pressão e
temperatura, e – 1000 UH para o ar nessas mesmas condições.
Registre-se que a UH é bastante útil na MDI, pois ela diagnostica
hemorragias, cistos e tumores. [Edmundo Luis Rodrigues Pereira,
Neurociências e Tecnologia, IN: Ciência e Tecnologia: Um
Diálogo Permanente (Editor: Francisco Caruso, Fundação
Minerva e Academia Paraense de Ciências, Maluhy & Co., 2011,
SP)].
A MDI foi cada vez mais sendo aprimorada com o uso
da ressonância magnética nuclear (RMN), na década de 1970.
Assim, logo em 1971, o matemático e médico armênio-norteamericano Raymond Vahan Damadian (n.1936) usou a RMN e
observou, pela primeira vez, que tecidos cancerosos de ratos
apresentavam tempos de relaxação, resultantes da aplicação da
RMN, mais longos do que os de tecidos humanos normais. Em
vista disso, sugeriu que essas diferenças poderiam ser usadas
para diagnosticar o câncer. Muito embora essa sugestão não
fosse de uso prático para esse tipo de diagnóstico, conforme se
mostrou posteriormente, ele solicitou sua patente, em 1972, e a
obteve em 1974 (US Patent No. 3.789.832). Note-se que, ainda
em 1974, Mallard, J. M. S. Hutchison e G. C. Goll, em 1974,
usaram-na para “escanear” um rato. Logo em 1975 [em artigo
intitulado: A Positron-EmissionTransaxial Tomograph for
Nuclear Imaging (PETT)], o físico armênio-norte-americano
Michel Matthew Ter-Pogossian (1925-1996), em parceria com os
norte-americanos, o biofísico Michael Edward Phelps (n.1939), o
químico Edward Joseph Hoffman (1942-2004) e o médico Nizar
A. Mullani propuseram a técnica hoje conhecida como
tomografia por emissão de pósitrons (TEP) (positron emission
tomography – PET), cuja primeira ideia havia sido proposta por
Phelps e Hoffman, em 1973. Vale observar que, em 1977,
Damadian usou a técnica da RMN [hoje conhecida Imagem por
Ressonância Magnética Nuclear (IRMN) (Magnetic Nuclear
Resonance Imaging - MNRI)] para “escanear”, pela primeira vez,
um tórax humano.
A IRMN/MNRI foi consolidada devido aos trabalhos
realizados (independentemente) pelo químico norte-americano
Paul Christian Lauterbur (1929-2007) e pelo físico inglês Sir Peter
Mansfield (n.1933), graças aos quais ganharam o PNF/M de
2003. Vejamos como isso ocorreu. Em Stoney Brook, no começo
da década de 1970 e objetivando obter imagens com a RMN, em
duas dimensões, Lauterbur, inicialmente, trabalhou com
mariscos que sua filha recolhia nas praias de Long Island Sound e,
também, com amostras de pimenta verde. Depois, com a
intenção de obter a imagem do corpo humano, uma vez que ele
é formado principalmente de água, Lauterbur aplicou sua técnica
em “béqueres” contendo água normal (H2O) e água pesada
(D2O). Ele encontrou, pela primeira vez, imagens de RMN
diferenciando os dois tipos de água. Até essa ocasião, nenhuma
técnica era capaz de registrar essa diferença. De posse dessa
descoberta, Lauterbur preparou um artigo relatando a mesma e
o mandou para a Nature. O artigo foi rejeitado com o parecer de
que as imagens eram muito vagas (were too fuzzy). Como não
aceitou essa rejeição, Lauterbur reescreveu o artigo e o mandou
de novo para aquela mesma Revista que, por fim, o publicou em
1973. O uso médico da IRMN foi apresentado por Lauterbur, em
1979, que a denominou de zeugmatografia.
Por sua vez, Mansfield que, em 1964, havia sido
indicado pelo físico norte-americano Edward Raymond Andrew
(1921-2001) para ser lecturer no Departamento de Física da
Universidade de Notthingham, começou a organizar um grupo de
pesquisa para estudar as técnicas de multi-pulsos de RMN. No
verão de 1972, na sala de chá daquele Departamento, Mansfield
discutiu com seu aluno de doutoramento, o físico inglês Peter K.
Grannell, e com o físico norte-americano Allan N. Garroway,
sobre a possibilidade de usar a técnica experimental de
estreitamento de linhas multi-pulsos em cristais, para descobrir a
sua estrutura atômica interna. Sua ideia era a de usar essa
técnica, por exemplo, no fluoreto de cálcio (CaF2), para remover
a interação dipolo-dipolo (conjunto formado de duas cargas
elétricas) que ocorre nesse cristal e, ao mesmo tempo, aplicar
um gradiente (variação) linear de campo magnético para alargar
a forma da linha espectral correspondente e, com isso, obter
informações sobre a estrutura atômica do flúor (F). Depois desse
encontro, apesar do ceticismo de Garroway sobre essa ideia, mas
contando com o apoio de Grannell, Mansfield realizou uma série
de cálculos teóricos que mostravam a viabilidade de sua ideia e
levou-os para Grannell que estava terminando o doutoramento.
Depois de concluído o doutoramento, o que ocorreu
em outubro de 1972, Grannell foi convidado por Mansfield para
realizar o seu primeiro pós-doutoramento nessa linha de
pesquisa: estudo da difração em sólidos por aplicação da técnica
RMN, associada com um gradiente de campo magnético externo.
Uma experiência usando essa ideia foi realizada por Mansfield
(junto com Grannell, Garroway e D. C. Stalker), em novembro de
1972, e o resultado foi o esperado, qual seja, a observação de
efeitos de difração quando o gradiente de campo era ligado.
Mansfield continuou a realizar novas experiências nessa mesma
linha em uma boa parte de 1973. Como encontrava sempre os
mesmos resultados, ele os apresentou no Primeiro Colóquio
Especializado Ampère, que aconteceu em setembro de 1973, na
Cracóvia, na Polônia, cujos resultados formais foram publicados
ainda em 1973, resultados esses decorrentes da aplicação da
técnica da transformada de Fourier (técnica matemática usada
para passar de um fenômeno físico espacial para um temporal)
aos sinais de rádio por eles utilizados nas experiências que
realizaram. Com o objetivo de melhorar as imagens produzidas
por essa técnica, Garroway, Grannell e Mansfield desenvolveram
uma nova técnica – a irradiação seletiva -, publicada por eles em
1974 e que examinava finas fatias (thin slices) do material em
estudo, sem penetrar em planos adjacentes.
É importante registrar que o físico norte-americano
Waldo S. Hinshaw, que trabalhou com Andrew, desenvolveu em
1976, outra técnica de obter imagens com a RMN, conhecida
como método do ponto sensitivo (sensitive point method), com
qual ele, Andrew, Paul A. Bottomley, G. Neil Holland, William S.
Moore e C. Simaroj, em 1977, fizeram uma IRMN de sistemas
biológicos (um pulso humano e pequenos animais in vivo).
Uma das preocupações de Mansfield no uso de sua
técnica, bem como a usada por Lauterbur (que tomara
conhecimento por ocasião de sua Conferência na Cracóvia, em
1973, e cuja descrição ouvira do próprio Lauterbur, no começo
de 1974), relacionava-se com o tempo de obtenção das imagens.
Aliás, essa mesma dificuldade ocorria na técnica de Hinshaw,
também descrita acima. Assim, durante o ano de 1974,
Mansfield começou a pensar em uma maneira de reduzir esse
tempo. Uma primeira ideia que teve foi a line scan imaging,
segundo a qual, o objeto era “escaneado” por uma magnetização
linear. Com essa técnica, em 1976, ele “escaneou” o dedo de um
de seus estudantes, o físico inglês Andrew A. Maudsley, com a
IRMN de 64  64 pixels (células foto-sensitivas) obtida em um
intervalo de 15-23 minutos. Essa imagem humana foi
apresentada em 1977, em um artigo assinado por Mansfield e
Maudsley. E, conforme vimos anteriormente, também em 1977,
Damadian obteve uma IRMN de um tórax humano. É
interessante destacar que, em suas experiências, Mansfield usou
a cânfora (C10H16) que, por conter alguns prótons móveis, a
interação entre os spins deles (spinorial) com o campo
magnético externo da NMR fazia-os rodar. Com isso, uma linha
de absorção relativamente estreita era observada e registrada
em uma imagem. Essa observação foi anotada por ele em um
artigo publicado em 1976.
Como o tempo da line-scanning permanecia ainda
muito grande Mansfield começou a pesquisar outro método que
diminuísse esse tempo. Ainda em 1977, ele descreveu a técnica
EPI (Echo-Planar Imaging). Essa nova técnica, denominada por
ele de snap-shot, significava que as imagens bi-dimensionais
IRMN poderiam ser obtidas em tempos extremamente curtos, no
intervalo 20-30 ms (1 ms = 10-3 s). Em 1978, I. R. Young e H. Clow,
obtiveram a imagem de um crânio humano. Em 1980, mais dois
importantes resultados para a RF/M foram conseguidos: J. H.
Ackerman, T. H. Grove, G. G. Wong, D. G. Gadian e G. Radda
realizaram a primeira espectroscopia de ressonância magnética
nuclear, e David J. Lurie, I. Nicholson, M. A. Foster e Mallard
observaram radicais livres em rins de ratos por intermédio da
ressonância dupla elétron-próton. É interessante registrar que,
em 1986, Mansfield e B. Chapman completaram a técnica da
IRMN ao aplicarem o princípio da proteção magnética ativa às
bobinas de gradiente magnético desse dispositivo e que, por
sinal, essa proteção permanece até hoje nesse tipo de
equipamento médico comercial.
O primeiro “escaneamento” com a técnica do TEP/PET
foi realizado, em 1992, na Escola de Medicina da Universidade de
Washington, em St. Louis, sob o comando de Ter-Pogossian. Nas
máquinas antigas (década de 1970), colunas de cristais de iodeto
de sódio e fotomultiplicadores [que registravam a chegada de
fótons (γ), decorrentes na aniquilação pósitron-elétron], eram
arranjadas em um hexágono e, com o movimento de translaçãorotação, cristais opostos detectavam os dois fótons do
aniquilamento referido acima. Então, essa imagem era
reconstruída por intermédio de um computador que mostrava a
distribuição plana. Essa técnica, hoje conhecida como PET-CT ou
PET-SCANNER (PET-S), usa injeções de substâncias radioativas,
comumente ligadas a água (H2O) ou a deoxiglu(i)cose (C6H12O5).
Enquanto esta última mede o metabolismo do cérebro, a
radioatividade da água mede o fluxo do sangue no cérebro.
Note-se que esta técnica é hoje comumente usada na detecção
de cânceres e no monitoramento de doenças cardíacas. Observese que, em 1993, David W. Townsend, Martin Wensveen, Lany G.
Byars, Antoine Geissbuhler, Henri J. Tochon-Danguy, Anne
Christin, Michel Defrise, Dale L. Bailey, Sylke Grootoonk, Alfred
Donath e Ronald Nutt também desenvolveram um PET-S.
Contudo, somente em 1998, o PET-S tornou-se operacional
(University of Pittsburgh Medical Center) e, em 2001,
comercializou-se. (Mallard, op. cit.; wikipedia.org/PET).
16. Instrumentos Físicos Auxiliares da MDI: Circuito
Integrado, Sensor de Imagem Digital e Microscópio de
Tunelamento
Neste item vamos destacar três instrumentos
construídos com base na Física e que, de maneira direta ou
indireta, ajudam na MDI. O primeiro deles é o microprocessador.
Em abril de 1959, o físico norte-americano Robert Norton Noyce
(1927-1990), um dos fundadores da Fairchild Semiconductor
Corporation, localizado em Santa Clara Valley (o hoje famoso
Silicon Valley), ao sul de São Francisco, na Califórnia, construiu
um circuito integrado (CI) contendo os elementos de um circuito
eletrônico [resistores – materiais que dificultam a passagem de
corrente elétrica; capacitores – dispositivos elétricos que
armazenam carga elétrica (+,-); diodos – dispositivos
semicondutores; e transistores – dispositivos semicondutores
que amplificam a corrente elétrica] e que era revestido por uma
camada de dióxido de silício (SiO2). Por sua vez, em novembro de
1959, por ocasião do 14thAnnual Meeting da American Rocket
Society, o engenheiro eletrônico norte-americano Jack St. Clair
Kilby (n.1923; PNF, 2000) apresentou outra modalidade de CI, no
qual os elementos do circuito eletrônico eram gravados em uma
pastilha (chip) de silício (Si). Em 1968, Noyce e o engenheiro
eletrônico Gordon Earle Moore (n.1929) fundaram a Integrated
Electronics (INTEL). Note-se que Kilby participou da construção
da primeira calculadora de bolso, a pocketronic, lançada
comercialmente no dia 14 de abril de 1971, pela Texas
Instruments, e que a INTEL tem, como grandes méritos, os
seguintes inventos: chip RAM 4K, em 1973; chip 486, em 1989; e
chip Pentium 60 [60 MHz; 1 MHz = 106 Hz; 1 Hz = 1 ciclo/segundo
(unidade de frequência - ν)], em 1993. Esses chips, conhecidos
como microprocessadores, são bastante usados na MDI.
O segundo deles é o sensor de imagem digital, que é
um circuito semicondutor de imagem, conhecido como sensor
CCD (Charge-Coupled Device) (Dispositivo de CargaEmparelhada). Basicamente, o CCD é um capacitor do tipo SiMOS (silício-metal-oxide semiconductor) que registra imagens na
forma eletrônica, e, portanto, podem ser usadas em um filme
fotográfico. Com efeito, quando a superfície do semicondutor [Si
(cuja banda proibida vale 1,14 eV), dopado com boro (B) para
transformá-lo em um semicondutor] recebe luz, há formação de
bolhas de cargas em virtude do efeito foto-elétrico einsteniano
(proposto por Einstein, em 1905, pelo qual a luz libera elétrons
de certos materiais) e, portanto, luz (fótons) com energia acima
daquele valor poderá liberar elétrons. Em vista disso, em 1970,
os físicos norte-americanos, Willard Sterling Boyle (n.1924; PNF,
2009) (nascido no Canadá) e George Elwood Smith (n.1930; PNF,
2009), idealizaram o seguinte dispositivo: na estrutura superficial
CCD foi colocado uma série de diminutos fios (eletrodos)
formando uma matriz de pequenas células foto-sensitivas (hoje,
elas são chamadas de pixels e têm dimensões ~ 10  m ~ 10-7 m)
dispostas em linhas e colunas. Portanto, quando a luz atinge
esses pixels, são produzidos fótons-elétrons cujo número é
proporcional à intensidade da luz utilizada. Desse modo, a
distribuição de cargas nos pixels é uma representação análoga a
de uma imagem. Assim, variando a voltagem (tensão elétrica)
sobre essas células, as “fotos-cargas” são retiradas em fila, uma
coluna após a outra, e a imagem pode ser reconstruída. Ora,
como o CCD transforma uma imagem em uma série de pulsos
elétricos, logo se observou que ele poderia ter diversas
aplicações tecnológicas, dentre elas, a câmara digital (CD) (que é
composta de CIs), inventada em 1981.
O terceiro dispositivo trata da evolução do ME de
Ruska. Embora seu poder de resolução (capacidade de separar
dois pontos) fosse até 5 Å [cerca de cinco (5) vezes o tamanho do
átomo], ele apresentava uma dificuldade, que era a de só
permitir obter imagens bidimensionais dos objetos observados.
Para contornar essa dificuldade, os físicos, o alemão Gerd K.
Binnig (n.1947; PNF, 1986) e o suíço Heinrich Rohrer (n.1933;
PNF, 1986) [que trabalhavam juntos no Laboratório de Pesquisas
da International Business Machines Corporation (IBM), em
Rüschlikon, Suíça], começaram a projetar o microscópio de
tunelamento de varredura (scanning tunneling microscopeSTM), usando o famoso efeito túnel de Gamov-Gurney-Condon,
já referido antes.
No STM, um estilete com ponta de tungstênio
(wolfrâmio – W), com cerca de 1 Å de largura, varre a superfície
de dada amostra a uma distância entre 5-10 Å. Assim, se uma
voltagem positiva é aplicada àquela ponta, elétrons da amostra
examinada chegam a essa ponta por efeito túnel, e uma corrente
elétrica pode ser detectada. Portanto, essa corrente é sensível à
distância que se encontra da superfície da amostra; uma ligeira
mudança nessa distância produzirá uma significativa mudança na
corrente. Desse modo, se um mecanismo de realimentação
(feedback) mantém a corrente constante, levantando ou
baixando a ponta do STM, a varredura (scanning) desse
dispositivo sobre a superfície do material resultará em um mapa
topográfico dela. Esse mapa permite, então, reconhecer átomos
individuais superficiais. Registre-se que a invenção do
microscópio de tunelamento de varredura foi anunciada em um
artigo assinado por Binnig e Rohrer e, também, pelos físicos
alemães Christoph H. Gerber e Edmund Weibel, em 1982.
17. Lentes de Contato, Cristais Líquidos e Polímeros
A evolução dos óculos deu ensejo a invenção das
lentes de contato (LC) e, como consequência a das intraoculares. Os primeiros modelos de LC foram propostos pelo
artista, inventor e cientista italiano Leonardo da Vinci (14521519), em 1508; pelo filósofo, físico e matemático francês René
du Perron Descartes (1596-1650), em 1637; e pelo físico e
médico inglês Thomas Young (1773-1796), em 1801. Porém,
somente em 1845, o astrônomo inglês Sir John Frederick William
Herschel (1792-1871) fez uma primeira descrição das LC, usando
moldes de olhos. Mais tarde, em 1886, Xavier Galezowski (18321907) construiu a primeira LC terapêutica. Era um quadrado de
gelatina mergulhado em uma solução de cloreto de mercúrio
(HgC  2 ) e hidrocloreto de cocaína, usada apenas para auxiliar o
pós-operatório de catarata. Logo depois, em 1887, o fisiologista
alemão Adolf Eugen Fick (1828-1901) desenvolveu a primeira LC,
constituída de uma camada de contato esclerótica (que é o
nome da membrana externa do olho) afocal feita de vidro brown
pesado, destinada a curar a miopia e a hipermetropia. Ele
primeiro testou-a em coelhos, depois nele próprio e, por fim, em
alguns voluntários.
Uma grande contribuição para o desenvolvimento das
LC foi apresentada pelo médico alemão August Müller (18651949), em sua Tese de Doutorado defendida na Universidade de
Kiel, Alemanha, em 1889. Nela, além de cunhar o termo lente
corneana, destacou a importância da lágrima afirmando que a LC
aderia à superfície da córnea devido à atração capilar pela
circulação lacrimal. Contudo, as dificuldades tecnológicas
associadas à inabilidade das LC na adaptação do globo ocular,
devido a sua rigidez e tamanho, fizeram com que seu uso fosse
limitado, muito embora, o protético óptico, o alemão F. A. Müller
(1832-1939), em 1889, houvesse construído lentes leves e finas.
Essa situação perdurou até a década de 1930, quando
o médico húngaro Josef Dallos (1905-1979), a partir de 1929,
iniciou o desenvolvimento de uma nova técnica de trabalhar com
olhos naturais usando Negocol e Hominite, derivados de alga
marinha. Com essa técnica, percebeu que as LC, que se
movimentavam ao piscar, eram mais toleradas do que as
“apertadas”, conforme descreveu em um artigo publicado em
1933. Ele, contudo, as usava com propósitos cosméticos. Em
1936, o optometrista norte-americano William Feinbloom (19041985) lançou a ideia de usar plásticos nas LC. No entanto as
primeiras fabricadas não tiveram êxito.
A tecnologia das LC teve um grande avanço graças aos
trabalhos de Dallos, em 1946, e do optometrista germano-inglês
Norman Bier (1925-2009), em 1948, sobre a construção de lentes
escleróticas fenestradas (as fenestrações são furos através do
material usado na LC para prender pequenas bolhas de ar entre
ela e a córnea). Ainda em 1948, o optometrista norte-americano
Kevin Tuohy (1919-1968) construiu a primeira LC completamente
de plástico. A partir daí, surgiram outras melhorais nas LC, tais
como: forma semelhante à da córnea; flexibilidade; coloridas; e
descartáveis. [R. G. W. Brown e E. R. Pike, A History of Optical
and Optoelectronic Physics in the Twentieth Century, IN:
Twentieth Century Physics, Volume III (Institute of Physics
Publishing/American Institute of Physics Press, 1995); Cleusa
Cloral-Ghanem, Harold A. Stein e Melvin I. Freeman, Lentes de
Contato: do Básico ao Avançado (Soluções e Informática, 1999);
Mallard,
op.
cit.;
www.wellingtonsantos.com./academico_7.htm.]
Por fim, as LC continuaram o seu aperfeiçoamento
graças aos trabalhos desenvolvidos sobre cristais líquidos e
polímeros. De um modo geral, a matéria se apresenta em três
estados: sólido, que tem forma e volumes definidos; líquido, que
tem volume definido, porém a forma é indefinida; e gasoso, de
volume e forma indefinidos. Nos sólidos seus átomos estão
próximos uns dos outros e formam um conjunto rígido. Eles são
frequentemente “anisotrópicos”, pois suas propriedades variam
conforme a direção segundo a qual as medimos. Já nos líquidos,
as moléculas não estão fixas, mas em constante movimento
devido à agitação térmica. Eles podem ser deformados com
facilidade com forças pequenas, e são “isotrópicos”, já que suas
propriedades não variam, qualquer que seja a direção da
medida. Por fim, os gases são também “desordenados”, mas
suas moléculas estão muito mais afastadas umas das outras do
que as moléculas dos líquidos. A classificação apresentada acima
é bastante resumida, pois existem numerosos estados
intermediários entre os sólidos e os líquidos. Por exemplo, os
cristais são sólidos que apresentam uma forma poliédrica
regular, isto é, apresentam uma ordem de longo-alcance (longrange) em suas redes (lattices), e os amorfos são sólidos nãocristalinos que apresentam apenas uma ordem de curto-alcance
(short-range) em suas redes.
As primeiras experiências que permitiram o
entendimento dos CL foram realizadas, entre 1910 e 1914, pelo
mineralogista e físico francês Charles Victor Mauguin (18781958). Com efeito, ele notou que quando um tipo desse cristal, o
nemático [conforme foi definido posteriormente pelo físico
francês Jacques Friedel (1921-2014)] era colocado entre duas
lâminas paralelas de vidro, nas quais são realizadas ranhuras,
também paralelas, porém perpendiculares entre si quando vistas
de cada lâmina, as moléculas daquele CL se arrumam
paralelamente a cada ranhura. Contudo, para se adaptar a essa
situação de paralelismo com as ranhuras, o CL se torce formando
uma hélice. A esse novo arranjo Mauguin de o nome de grupo
torcido. Ele também percebeu que quando esse grupo era
colocado entre os polos de um eletroímã (hélice percorrida por
corrente elétrica e que gera um campo magnético), ele se
comportava, opticamente, como um cristal uniaxial
birrefringente, com o eixo óptico paralelo ao campo magnético.
Note que, em 1911, Mauguin discutiu a possibilidade de
propagar a luz através dessa estrutura helicoidal. Em 1922,
Friedel estudou esses dois tipos de sólidos e denominou de
mesomórfico o estado da matéria intermediário entre eles. E
mais, dividiu-o em dois tipos: os nemáticos, cujas moléculas
alongadas que os constituem ficam paralelas a uma mesma
direção no espaço, mas a posição relativa delas não é fixa, o que
lhes confere uma “anisotropia” e baixa viscosidade; e os
esméticos, em que suas moléculas estão dispostas em camadas e
o conjunto se apresenta como uma massa folhada. No interior de
uma camada (“folha”), as moléculas estão bastante paralelas
entre si formando um líquido bidimensional, mas guardam a
liberdade de se deslocar sob a influência da agitação térmica. O
nome esmético deriva do grego “smêktikos”, que significa sabão.
Esses dois estados mesomórficos são hoje conhecidos como
cristais líquidos (CL).
Em maio de 1968, o físico francês Pierre Gilles de
Gennes (1932-2007; PNF, 1991) leu um artigo em uma revista
russa no qual havia uma descrição completa dos trabalhos
realizados pelos físicos então soviéticos sobre os CL, nas décadas
de 1930 e 1940. Contudo, ele logo percebeu que havia muitas
lacunas nesses trabalhos e, imediatamente, reuniu seu grupo de
pesquisa em Orsay (do qual participava Friedel) e, juntos,
passaram a realizar trabalhos sobre esses cristais. Por exemplo,
perceberam que em alta temperatura eles apresentavam uma
fase isotrópica. Contudo, na medida em que a temperatura é
diminuída, aparece uma transição de fase nemático-isotrópica,
com o tempo de relaxação de orientação das moléculas nessa
fase tornando-se divergente. Para entender essa dinâmica, de
Genes usou a Teoria de Landau-Ginzburg (TL-G), desenvolvida,
em 1950, pelos físicos russos Lev Davidovich Landau (1908-1968;
PNF, 1962) e Vitaly Lazarevich Ginzburg (1916-2009; PNF, 2003),
na qual apresentaram uma descrição quanto-mecânica das
teorias fenomenológicas da supercondutividade [fenômeno
físico descoberto, em 1911, pelo físico holandês Heike
Kamerlingh-Onnes (1853-1926; PNF, 1913), segundo o qual o
mercúrio (Hg), na temperatura de ~ 4,2 K, apresenta resistência
elétrica praticamente nula]. Ao aplicar a TL-G no entendimento
dos CL – a hoje conhecida Teoria de Landau-Ginzburg-de Gennes
(TL-G-dG) – de Gennes descobriu a transição de fase de um
líquido para um cristal sob a ação de um campo elétrico externo,
bem como descobriu a similaridade entre os CL e os
supercondutores. Essas descobertas foram reunidas por de
Gennes no livro intitulado The Physics of Liquid Crystals, editado
pela Clarendon Press, Oxford, em 1974.
Vejamos os polímeros. Logo no começo do Século 20,
em 1904, o químico alemão Carl Dietrich Harries (1866-1923)
deu uma grande contribuição para o entendimento da
constituição da borracha ao descobrir a molécula de borracha –
dimetilciclooctadieno (C8H12) – e, em vista disso, afirmou que
muitas dessas moléculas são combinadas, por intermédio da
ação de “valências parciais”, em grandes agregados. Essa
descoberta foi desenvolvida pelo químico alemão Hermann
Staudinger (1881-1965; PNQ, 1953) em importantes trabalhos
realizados entre 1920 e 1927, nos quais há a proposta de que
certos produtos naturais com propriedades semelhantes
(borracha, celulose, proteínas, seda e amido) devessem ser
tratados como polímeros, que são moléculas com estruturas em
cadeias longas, lineares ou ramificadas (macromoléculas, como
as denominou em 1924), e que resultam de ligações químicas de
um grande número de monômeros, repetidas de maneira regular
ou aleatória. Apesar dessa grande contribuição de Staudinger
para o entendimento dos polímeros, ele cometeu um equívoco
ao supor que as macromoléculas eram bastonetes rígidos de, em
média, um micrômetro (1  m = 10-6 m) de comprimento. Esse
equívoco foi corrigido pelo físico-químico suíço Werner Kuhn
(1899-1963) em trabalhos realizados entre 1930 e 1936, nos
quais mostrou que as macromoléculas eram flexíveis e na forma
espiralada, daí a grande elasticidade da borracha. Em 1934, Kuhn
havia previsto, usando métodos da Física Estatística, que um
polímero colocado em um solvente incharia devido às forças de
interação entre seus monômeros. Na década de 1940, outro
importante resultado sobre polímeros foi encontrado pelo físicoquímico norte-americano Paul John Flory (1910-1985; PNQ,
1974) ao descobrir, em 1942, que quando a temperatura de uma
solução polimérica diminui então as forças atrativas de longo-
alcance entre os monômeros tornam-se maiores que as forças de
curto-alcance, até que, numa determinada temperatura
conhecida como ponto teta de Flory (ΘF), elas se compensam.
Assim, para T ≤ ΘF, a solução separa-se em duas fases, fenômeno
esse que ficou conhecido como desmisturação (demixtion).
O colapso de uma cadeia polimérica em uma solução
quando a temperatura diminui foi tratado por métodos
perturbativos (técnica matemática usada por intermédio de
séries infinitas, na qual são considerados alguns termos da
mesma) nos trabalhos de M. Fixman, em 1955, e por M. Kurata e
H. Yamakawa, em 1958. Contudo, a adoção desses métodos em
trabalhos subsequentes (por esses mesmos pesquisadores, bem
como por outros) demonstrou que tais métodos só se aplicavam
a pequenas cadeias ou a cadeias com interação fraca, já que a
série perturbativa considerada era divergente. Todavia, a
situação descrita acima mudou radicalmente com os trabalhos
do físico inglês S. F. Edwards, em 1965, nos quais demonstrou
haver uma profunda analogia entre a Dinâmica dos Polímeros e
a Mecânica Quântica, ao notar uma correspondência entre o
tempo (t) de uma partícula quanto-mecânica e o índice de
polimerização N (número de monômeros) de uma cadeia
polimérica.
Percebendo que o estudo sobre CL se tornava cada
vez mais técnico e industrial, de Gennes voltou-se, no começo da
década de 1970, a algumas questões relacionadas com as
moléculas de cadeias longas, os polímeros, principalmente com
os fenômenos críticos, ou seja, como essas cadeias se
comportavam em um solvente. Assim, voltou a usar a TL-G para
estudar a Dinâmica dos Polímeros. Com efeito, em 1972, ele
estabeleceu uma correspondência precisa entre um polímero e
um sistema magnético em um campo magnético nulo, isto é, que
um polímero em solução poderia ser descrito como um sistema
crítico tipo Landau-Ginzburg. Logo em 1974, de Gennes estudou
o estiramento de polímeros enrolados e, em 1975, demonstrou
que no ponto ΘF uma solução polimérica pode ser considerada
como um sistema tri-crítico. Por fim, em 1979, de Gennes reuniu
suas pesquisas sobre polímeros no livro intitulado Scaling
Concepts in Polymer Physics, editado pela Cornell University
Press.
18. Contribuição da Física Brasileira para a RF/M
A RF/M teve uma contribuição importante da Física
Brasileira, segundo veremos neste item. Como destacamos no
item 6, Roentgen descobriu os raios-X, em 1895, e, ele próprio,
em 13 de janeiro de 1896, realizou a primeira radiografia-X
clínica. Nesse mesmo ano de 1896, Freund iniciou a radioterapia
ao utilizar os raios-X para tratar de um tumor benigno de pele
nas costas de uma criança de 5 anos. É oportuno registrar que,
no Brasil, o engenheiro e astrônomo franco-brasileiro Henrique
(Henri) Charles Morize (1860-1930) foi um dos primeiros a usar
os raios-X para localizar objetos estranhos no interior do corpo
humano como ele próprio descreveu em artigo publicado, em
1898, na Revista Comptes Rendus de l´Académie des Sciences de
Paris, com o título: Sur un Nouveau Procédé de Determination
de la Position des Corps Étrangers par la Radiographie. [Antonio
Augusto Passos Videira, Henrique Morize e a Causa da Ciência
Pura no Brasil (Fundação Miguel de Cervantes/PETROBRAS,
2012)]. Aliás, no final daquele ano de 1898, o casal Curie e o
químico Bémont descobriram o elemento radioativo - o radium
(88Ra). Registre-se que o primeiro equipamento portátil para
realizar radiografias-X foi construído, em 1906, e, a partir dele,
iniciou-se a roentgenterapia, como um método sistemático de
tratar certas doenças. Registre-se, também, que a primeira
radioterapia foi realizada, em 1909, no Hospital de Londres.
Esses dois tratamentos médicos radioterapêuticos
(TMRT) (com raios-X e o Ra) logo se espalharam no mundo e
com desdobramentos. Agora, vejamos o que aconteceu com eles
no Brasil e, para isso, usaremos o artigo do médico brasileiro
Neiro Waechter da Mota, A História da Radioterapia no Brasil
[Revista da Imagem 22 (3), p. VII-IX (Julho-Setembro de 2000)].
Assim, segundo esse autor, o médico brasileiro Eduardo Rabello,
em 1914, fundou o Instituto de Radium e Eletrologia da
Faculdade de Medicina, no Rio de Janeiro, usando ampolas de Ra
trazidas do Hospital St. Louis, Paris, que haviam sido ofertadas a
ele por seu Professor, o médico francês Paul Degrais (18741954). Em 1918, o médico brasileiro Arnaldo Campelo foi o
primeiro a usar a roentgenterapia, em seu consultório particular.
Por sua vez, em 1923, o médico brasileiro Armando Aguinaga
iniciou no Hospital São Francisco de Assis, no Rio de Janeiro, o
tratamento do câncer ginecológico por intermédio da
roentgenterapia. É interessante ressaltar que esses TMRT
iniciaram uma nova linha de pesquisas no Brasil: a Dosimetria
das Radiações. Note-se que esses dois tipos de TMRT logo se
disseminaram no Brasil, em várias capitais brasileiras, conforme
descreve o Professor Neiro em seu artigo acima citado.
É oportuno salientar que, em nossa cidade de Belém,
os dois TMRT foram introduzidos pelo médico brasileiro Octávio
Augusto Pereira Lobo, em 1947, no atual Hospital Ophir Loyola. É
oportuno destacar que o Dr. Lobo, como era conhecido fundou
sua própria Clínica Radiológica (hoje: Clínica Lobo), na qual
começou a instalar, em 1976, o primeiro TC-X da Amazônia,
sendo meu filho, o arquiteto brasileiro José Maria Coelho Bassalo
(n.1963), seu primeiro paciente. Em 1980, esse TC-X foi
completado, agora de corpo inteiro, tornando-se, desse modo,
no primeiro TC-X de toda a América Latina.
No início da segunda metade do Século 20, novos
TMRT foram incorporados à Medicina mundial usando outros
radioisótopos. Com efeito, segundo vimos no item 11, as
primeiras radioterapias humanas foram realizadas, em outubro
de 1951, quando o cirurgião-médico Dobyns usou o isótopo do
iodo (53I131) na diagnose e na cura do câncer da tireóide. Quase
no final daquele mês, o físico-médico Johns construiu um
equipamento, na University of Saskatchewan (UdeS), em
Ontário, Canadá, para produzir o isótopo do cobalto (27Co60) e
usá-lo em pacientes cancerosos. É interessante observar que
esse isótopo foi obtido pela primeira vez, em outubro de 1937,
pelos físicos e químicos norte-americanos Glenn Theodore
Seaborg (1912-1999; PNQ, 1951) e John L. Livingood (19031986), sendo emissor de γ (≈ 1 Mev) com T1/2 ≈ 5,3 anos
(oportunidade em que agradeço ao físico brasileiro Odilon
Antonio Paula Tavares (n. 1943), por essa informação (e-mail,
29/08/2015)].
É oportuno observar que, por ocasião de uma Reunião
Anual da Sociedade de Medicina Nuclear, realizada em 1970,
Seaborg dissertou sobre a sua associação com Livingood,
realizado durante cinco anos (1936-1941) na Universidade da
Califórnia, em Berkeley, no qual usaram os cyclotrons
[construídos nessa Universidade e sob a liderança do físico norteamericano Ernest Orlando Lawrence (1901-1958; PNF, 1939), a
partir de 1931], e obtiveram os primeiros radioisópos como, por
exemplo: 53I131, 27Co60 e ferro-55/59 (26Fe55/26Fe59), usando, por
exemplo, nêutrons (0n1) e dêuterons (1D2 ≡ 1H2). Aliás, ainda é
interessante registrar que a primeira pessoa no mundo a receber
uma radioterapia foi a mãe de Lawrence, Gunda Jacobsen
Lawrence (1874-1959), em 1938, diagnosticada em fase terminal
de câncer e tratada com um feixe de nêutrons (do ciclotron de
Lawrence), segundo a sugestão de seu outro filho, o físicomédico norte-americano John Hundale Lawrence (1904-1991).
No Brasil, os TMRT realizados em vários hospitais,
levaram alguns físicos a criarem e a ensinarem uma nova matéria
da Ciência Médica - a Física Médica (FM) - tendo a Dosimetria
das Radiações (DR) como uma de suas disciplinas. É interessante
destacar que a FM foi iniciada no Brasil, em 1956, por intermédio
da criação de instituições de pesquisas, por intermédio dos
físicos brasileiros: 1) Esther Nunes Pereira, Serviço de
Radioterapia do Instituto Nacional do Câncer, no Rio de Janeiro;
2) Dirceu Martins Vizeu, Planejamento e Dosimetria em
Radioterapia na Associação Paulista de Combate ao Câncer; 3) e
Bernard Gross (1905-2002) (de origem alemã), Laboratório de
Dosimetria das Radiações da Pontifícia Universidade Católica
(PUC), no Rio de Janeiro. É interessante ressaltar que, nesse
mesmo ano de 1956, foram criados dois grandes organismos que
foram e são importantes para a RF/M: 1) Comissão Nacional de
Energia Nuclear (CNEN), no Rio de Janeiro; e Instituto de Energia
Atômica [atual: Instituto de Pesquisas em Engenharia Nuclear
(IPEN)], ligado à Universidade de São Paulo (USP).
Ainda é oportuno salientar que do cientista brasileiro
Shigueo Watanabe (n.1924) (nascido em Araçatuba, no interior
de São Paulo), depois de obter o Doutoramento em Física
Nuclear, em 1961, na University of Washington, preocupou-se
em dar prosseguimento ao fortalecimento da FM, na USP, bem
como ministrar a DR (em nível de pós-graduação) no então
IEA/USP, no primeiro semestre de 1969, ocasião em que tive o
privilégio de ser seu aluno. Saliente-se, também, que em 25 de
agosto de 1969, o Professor Shigueo, e mais os físicos brasileiros
Thomaz Bitelli, Adelino José Pereira, Eugênio Del Vigna Filho e
Paulo Mota Craveiro, motivado pelo físico norte-americano John
Roderick Cameron, criaram a Associação Brasileira de Físicos em
Medicina [hoje: Associação Brasileira de Física Médica (ABFM)],
sendo o Professor Shigueo escolhido para presidi-la. Além desses
físicos, a ABFM teve o incentivo de médicos brasileiros, dentre os
quais, se destacam: Mathias Octávio Roxo Nobre (1907-1979) e
Osolando Judice Machado. Note-se que o Dr. Mathias Nobre
iniciou, em 1932, sua carreira de radioterapeuta no Instituto
Arnaldo Vieira de Carvalho, que fora criado, em 1921, na Santa
Casa de Misericórdia de São Paulo, sob a orientação do médico
brasileiro Osvaldo Portugal e que o Dr. Osolando inaugurou, em
1954, a primeira unidade de telecobaltoterapia do Brasil e da
América Latina, em sua Clínica no Hospital São Sebastião (Rio de
Janeiro/RJ) e, em 1957, dirigiu o setor de roentgenterapia, do
então Serviço Nacional de Câncer (SNC) do Ministério da Saúde
(RJ). Merece destaque o fato de que, em 1959, o médico
brasileiro Élvio Fuser planejou e construiu uma unidade de
telecobaltoterapia e que foi instalada no Hospital Gaffré-Guinle
(RJ). Observe-se que, em 1961, o SNC passou a se denominar de
Instituto Nacional de Câncer (INCA).
O entusiasmo do Dr. Shigueo Watanabe pela FM levou
alguns físicos brasileiros a se tornarem físicos-médicos, tais
como: Emico Okuno, Iberê Luiz Caldas e Cecil Chow [autores do
livro: Física para Ciências Biológicas e Biomédicas (HARBRA/SP,
1982)]; Anna Maria Campos de Araújo; Carlos Eduardo de
Almeida; José de Júlio Rozental; Lea Contier de Freitas; Maria dos
Prazeres Ventura Pfeffer; Marília Teixeira da Cruz; Pedro Paulo
Pereira; e Thomaz Ghilardi Neto. [Cinthia Kotzian Pereira Loch,
Formación y Perspectivas del Físico Médico em Brasil
(10.Congreso de la Federación Mexicana de Organizaciones de
Física Médica, 2009)].
Agora, vejamos as contribuições recentes da Física
Brasileira para a RF/M. Em 2005, o cientista brasileiro Sérgio
Mascarenhas de Oliveira (n.1928) foi diagnosticado como
portador de hidrocefalia o que ocasionou uma mudança na sua
linha de pesquisa em Física Médica, que ele vinha
desenvolvendo, primeiro no então Instituto de Física e Química
da Universidade de São Paulo (USP), campus de São Carlos
(IFQSCar/USP), criado por ele, em 1971 e, a partir de 1994, no
Instituto de Física da Universidade de São Paulo, também em São
Carlos (IFSCar/USP). Naquele ano de 2005, o tratamento daquela
doença usava métodos invasivos que constava da perfuração do
crânio do paciente para medir a pressão intracraniana. Desse
modo, ele começou a pensar em um novo método de
tratamento que não fosse invasivo. Para isso, apresentou à
FAPESP um projeto de pesquisa e começou a desenvolver
trabalhos que foram apresentados em diversos encontros sobre
Física e Medicina. Assim, logo em 2007, ele, o farmacêutico e
bioquímico brasileiro Gustavo Henrique Frigieri Vilela e W.
Seluque discutiram no XI Workshop do Instituto de Física de São
Carlos da USP (IFSCar/USP) o artigo: Desenvolvimento de um
Novo Método Não Invasivo para Monitoração da PIC. No ano
seguinte, em 2008, eles voltaram a discutir esse novo método,
ainda no IFSCar/USP, durante o XII Workshop, com o trabalho
denominado: Aplicações de um Novo Método Minimamente
Invasivo para Monitoração de Pressão Intracraniana em
Animais. Aliás, esse foi o mesmo Título da Tese de Doutorado em
Física Aplicada à Medicina e Biologia de Vilela, cuja defesa
ocorreu, em 2010, na USP, orientada por Mascarenhas. Note-se
que esse mesmo tema foi investigado na Reunião Anual da
Federação de Sociedades de Biologia Experimental (FeSBE),
ocorrida em agosto de 2009, em Águas de Lindóia e em dois
artigos: 1) Influências de Manobras Posturais Sobre a PIC,
assinado por Charles Chenwei Wang, Vilela, Lirio Onofre Baptista
de Almeida, Seluque, Benedicto Oscar Colli, Keico Okino Nonakae
Sérgio Mascarenhas; 2) Nova Metodologia para o Monitoração
de PIC de Forma Menos Invasiva, sendo os autores: Vilela,
Wang, Colli, Nonaka e Sérgio Mascarenhas.
Como o objetivo principal do Professor Mascarenhas
era o de aplicar esse novo método no cérebro humano, então
começou a investigar o método tradicional e usado até então
(inclusive nele): - Doutrina de Monro-Kellie, que estabelece estar
o encéfalo contido no crânio (cavidade inelástica) e que o
volume intracraniano deve permanecer constante (80% tecido
encefálico, 10% líquor, 10% sangue). Devido à rigidez da caixa
craniana, quando um desses componentes aumenta os outros
dois não podem diminuir e, portanto, resulta no aumento da
pressão intracraniana. Ela foi proposta pelo anatomista e
cirurgião escocês Alexander Monro (Secondus) (1733-1817), em
1783, e pelo anatomista escocês George Kellie (1770-1829), em
1824. Assim, objetivando construir um equipamento não
invasivo para controle da Pressão Intracraniana (PIC)
[Intracranial Pressure (ICP)] (que ocorre em doentes com
hidrocefalia, tumores ou traumatismo craniano), o Professor
Mascarenhas orientou a Tese de Doutorado em Ciências
Fisiológicas do médico brasileiro Luiz Eduardo Genovez Damiano
que a defendeu, em 2011, na UFSCar, com o seguinte título:
Desenvolvimento de um Método Não Invasivo
Monitoramento da PIC e Suas Aplicações Fisiológicas.
de
O primeiro equipamento não invasivo que
Mascarenhas e seu grupo de pesquisas construíram, decorreu
dos trabalhos citados acima, nos quais mostraram que a variação
da PIC causa alterações volumétricas da caixa craniana e,
portanto, que a caixa craniana era elástica e que sua variação
poderia ser medida sem a perfuração dela. Note-se que o
primeiro equipamento foi construído por intermédio de um
projeto que a Empresa SAPRA (da qual Mascarenhas foi um de
seus idealizadores, por ocasião de sua criação, em 1979, e
permanece vinculado funcionalmente a mesma desde 2011)
submeteu ao Programa FAPESP Pesquisa Inovativa em Pequenas
Empresas (PIPE). No entanto, esse equipamento pioneiro no
mundo, apresentava ainda um pequeno desconforto ao
paciente, pois era necessário raspar uma parte de seu couro
cabeludo e realizar uma pequena incisão em sua pele da cabeça.
Para contornar essa dificuldade, Mascarenhas e seu grupo de
pesquisas (composto de biólogos, físicos computacionais, físicos
teóricos e médicos brasileiros) submeteram um novo projeto ao
PIPE, agora contando com o financiamento também do
Ministério da Saúde [por intermédio do Sistema Único de Saúde
(SUS)], da Organização Pan-Americana da Saúde (OP-AS) e da
Organização Mundial da Saúde (OMS). Esse novo equipamento
[brain strap (“alça cerebral”)+ que consta, basicamente, de uma
fita de 10 cm que é presa na cabeça do paciente (com múltiplas
aplicações no diagnóstico médico envolvendo problemas no
cérebro), foi construído por intermédio da Empresa Brain Care e,
no momento, encontra-se em fase de registro na Agência
Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), na Food and Drug
Administration (FDA), nos Estados Unidos, e em alguns países da
União Européia. Destaque-se que esse método já fora
apresentado publicamente por ocasião do 140. Simpósio
Internacional de Pressão Intracraniana e Monitoramento
Cerebral, realizado em setembro de 2010, em Tübingen, na
Alemanha, e publicado no Acta Neurochirurgica Supplementum
114, p. 117, editado pela Springer Verlag, em 2012, como um
artigo intitulado: The New ICP Minimally Invasive Method
Shows that the Monro-Kellie Doctrine Is Not Valid (“O Novo
Método Minimamente Invasivo Mostra que a Doutrina MonroKellie Não É Válida”), e é assinado por Sérgio Mascarenhas e
Vilela (Departamento de Biofísica do Instituto de Física da USP);
C. Carlotti, Benedicto Oscar Colli e K. Tanaka (Departamento de
Cirurgia da Escola de Medicina da USP); Damiano, Wang e
Nonaka (Departamento de Fisiologia da UFSCar); e Seluque
(Departamento de Engenharia Biomédica do Hospital das Clínicas
da USP/Ribeirão Preto).
Para dar continuidade a essa nova técnica de medir a
PIC, o Professor Sérgio Mascarenhas desenvolve, desde 2007,
projetos de pesquisa com uma grande equipe de cientistas de
diversas instituições de Ensino e Pesquisa: Rodrigo Albuquerque
de Pacheco Andrade; Rodrigo Brunelli; Brenno Caetano Troca
Cabella; Ana Carolina Cardim; Danilo Augusto Cardim; Rafael
Corporal; Ligia Gomiero; os filhos Paulo Roberto Mascarenhas e
Yvone Maria Mascarenhas; Rosane Ribeiro; Ana Carolina Rizatti;
Maria Vicentini; Vilela; e Wang. Para manter atualizado esse
grupo de pesquisas, Sérgio Mascarenhas supervisiona os pósdoutoramentos de Vilela, no IFSCar/OP-AS, desde 2013, e de
Cabella e Rizatti, ligados ao Serviço de Assessoria e Proteção
Radiológica do CNPq. O professor Mascarenhas também
orientou o Mestrado de Danilo Cardim, no IFSCar, sobre o tema:
Caracterização do Comportamento da PIC Durante Crises
Epilépticas Induzidas em Ratos, cuja Dissertação foi defendida
em 2014.
Como resultado desse projeto desenvolvido pelo
Professor Mascarenhas merece destaque o fato de que, durante
a 67a. Reunião da SBPC, cujo tema foi Luz, Ciência e Ação e
realizada, entre 12 e 18 de julho de 2015, na Universidade
Federal de São Carlos (UFSCar), em São Carlos, SP, o Professor
Sérgio Mascarenhas (a quem agradeço a leitura crítica deste
verbete) coordenou o Work Shop Internacional “Luz, Cérebro e
Inovação”, patrocinado pela OP-AS e cujo objetivo foi o de: Discutir e apresentar propostas inovativas com a finalidade de
melhorar a identificação de patologias na área de Neurologia
com uso da luz. Neste importante evento sobre a Relação entre
Ciência e Medicina, foram ministradas as seguintes palestras: 1)
Thomas Helt (MIT/USA-Institute for Medical Engineering &
Science), Monitoring Intracranial Pressure Noninvasively – the
past, the present and the future; 2) Georgius Varsos (Cambridge
University/UK), The critical closing pressure of cerebral
haemodynamics; 3) Ron Wakai (Madison University/UK), Using
light to probe the magnetic fields from the brain; 4) Celeste Dias
(Universidade do Porto/Portugal), Near Infrared Spectroscopy in
Patients with Acute Brain Injury and Elevated Intracranial
Pressure; 5) Danilo Cardim (Cambridge University/UK-Projeto
PIC), Non-invasive monitoring of Intracranial Pressure
Challenges and Perspectives; 6) Sérgio Mascarenhas
(USP/Projeto PIC/Braincare/Projeto OPAS), Cenários futuros e
desafios à saúde – o sistema de monitoramento da pressão
intracraniana – novos métodos; 7) Oswaldo Baffa
[Departamento de Física da Faculdade de Ciências e Letras de
Ribeirão Preto (DF/FFCLRP/USP)], Instrumentation for
Measuring Magnetic Fields from Brain; 8) Rickson Coelho
Mesquita (UNICAMP), Desenvolvimento de tecnologias
baseadas no infravermelho próximo para o monitoramento
cerebral; e 9) Gustavo Frigieri (Braincare/Projeto OPAS), PIC não
invasiva – novas possibilidades.
Merece destaque o fato de que, por ocasião desse
Workshop, o Professor Mascarenhas (e-mail de 14/08/2015) teve
oportunidade de acertar intercâmbios entre os grupos de
pesquisas coordenados por Thomas Helt (MIT) e por Celeste Dias
(Universidade do Porto), sob o patrocínio da FAPESP, visando o
fortalecimento das pesquisas de aplicação da Física na Medicina,
tanto no Brasil quanto no mundo.
É ainda oportuno registrar que a contribuição de
Sérgio Mascarenhas para a RF/M tem um capítulo importante
sobre seus trabalhos pioneiros no Brasil sobre a consolidação de
fraturas ósseas com correntes elétricas e dosimetria de radiação
em vítimas japonesas das bombas atômicas lançadas na cidade
japonesa de Hiroshima, em 06 de agosto de 1945. Ainda é
oportuno salientar que para aquela contribuição foi também
relevante o trabalho realizado pela física e química brasileira
Yvonne Primerano Mascarenhas (n.1931) e seu grupo de
pesquisas (IFQSCar/USP e IFSCar/USP) sobre cristalografia e suas
aplicações biológicas. Para maiores detalhes, ver o livro:
Francisco Rolfsen Belda e Roberto Mendonça Faria, A Física em
São Carlos: Primeiras Décadas (Editora Casa da
Árvore/IFUSP/São Carlos, 2012).
Note-se que este item não poderia ser concluído
sem mencionar a contribuição dos cientistas brasileiros Sérgio
Pereira da Silva Porto (1926-1979) e Rogério César Cerqueira
Leite (n.1936) para a RF/M, contribuição essa realizada por
intermédio do uso do laser nas Ciências Biológicas, implantado
por eles e seu grupo de cientistas na Universidade Estadual de
Campinas (UNICAMP), Universidade essa que havia sido criada,
em 1966, na cidade de Campinas, em São Paulo. Vejamos como
isso ocorreu. Segundo vimos no item 14, o primeiro laser foi
inventado, em 1960, por Maiman. Em 28 de fevereiro de 1928,
os físicos indianos Sir Chadrasekhara Venkata Raman (18881970; PNF, 1930) e Kariamankkam Srinivasa Krishnan (18981961), confirmaram o espalhamento da luz em um meio
transparente [hoje conhecido como espalhamento Raman (ER)],
que havia sido observado, em 21 de fevereiro de 1928, pelos
físicos russos Leonid Isaakovich Mandelshtam (1879-1944) e
Grigory Samuilovich Landsberg (1890-1957). A primeira ideia
sobre o uso do laser como ferramenta para estudar o ER foi
apresentada em 1964 por Sérgio Porto, por ocasião da primeira
reunião do Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE),
fundada no ano anterior. Ainda em 1964, Sérgio Porto e
Cerqueira Leite estudaram o ER em líquidos excitados por um
laser de hélio-neon (He-Ne), na frequência da luz vermelha. É
oportuno observar que Sérgio Porto veio para a UNICAMP, em
1972 e, juntamente com Cerqueira Leite foram os pioneiros na
implantação de um grupo de pesquisa em espectroscopia laserRaman na UNICAMP, a partir de 1973. Em 1976, eles criaram, no
Instituto de Física dessa Universidade, o Departamento de
Eletrônica Quântica e, então, com o grupo de pesquisas que
formaram [do qual participava o físico paraense Antônio
Fernando dos Santos Pena (1939-2007)], começaram a aplicar o
laser na Medicina, em várias áreas: Oftalmologia;
Otorrinolaringologia e Otologia; Ginecologia e Mastologia; e
Cardiologia. Para detalhes, ver: Walker Antonio Lins de Santana e
Olival Freire Junior, Contribuição do Físico Brasileiro Sergio
Porto para as Aplicações do Laser e Sua Introdução no Brasil
[Revista Brasileira de Ensino de Física 32, p. 3601 (Fevereiro de
2011)].
19. Considerações Finais
Para concluir este artigo, vamos fazer um breve
comentário sobre os PNF e PNF/M, de 2014, cujos resultados
aumentarão ainda mais a RF/M. Com efeito, o PNF (2014) foi
concedido aos físicos: os japoneses Isamu Akasaki (n.1929),
Hiroshi Amano (n.1960) e Shuji Nakamura (n.1954) (naturalizado
norte-americano) pela invenção dos Diodos-Emissores de Luz
Azul *“Blue Light-Emittings Diodes” (LED azul)] que permitiram o
brilho e a economia de energia das fontes de luz branca. Para
chegar a essa invenção, esses três nobelistas realizaram diversos
trabalhos, a partir do estudo da dopagem [principalmente com
magnésio (Mg)] das HeS, sendo Amano e Akasaki em grupos
diferentes dos de Nakamura, tendo a primeira metade da década
de 1990 como a consolidação dessa descoberta. (Para detalhes
desses trabalhos, ver as Nobel Lectures, apresentadas no dia 08
de dezembro de 2014: Isamu Akasaki, Fascinated Journeys into
Blue Light; Hiroshi Amano, Growth of GaN on Sapphire by Low
Temperature Deposited Buffer Layer and Realization of P-Type
GaN by Mg-Doping Followed by LEEBI Treatment; e Shuji
Nakamura, Background Story of the Invention of Efficient Blue
InGaN Light Emitting Diode).
Por sua vez, o PNF/M (2014) foi dividido pelos
neurocientistas, o inglês John O´Keefe (n.1939) (nascido nos
Estados Unidos da América) e o casal norueguês Moser [Edvard
Ingjald (n.1962) e May-Britt (n.1963)] pela descoberta do
Sistema de Posicionamento no Cérebro Humano (uma espécie
de “GPS” interno). Para detalhes, ver suas Nobel Lectures,
apresentadas em 07 de dezembro de 2014: May-Britt Moser,
Grid Cells, Place Cells and Memory; Edvard Ingjald Moser, Grid
Cells and the Enthorinal Map of Space; e John O´Keefe, Spatial
Cells in the Hippocampal Formation.
Este artigo não ficaria completo sem uma observação
final sobre o futuro da RF/M: a Nanomedicina. Em 29 de
dezembro de 1959, o físico norte-americano Richard Philips
Feynman (1918-1988; PNF, 1965) proferiu uma conferência por
ocasião da Reunião Anual da Sociedade Americana de Física,
ocorrida no California Institute of Technology (CALTECH), com o
título: There´s Plenty of Room at the Bottom (“Há Abundância
no Chão de Baixo”) e que é considerada a precursora da
Nanotecnologia. Esta Tecnologia envolve a construção de peças
(orgânicas e inorgânicas) com a dimensão de nanômetros (1 nm
= 10-9m = 1 bilionésimo de metro). Ora, considerando que o
diâmetro de um átomo é da ordem de 0,1 nm e que moléculas
são feitas de átomos, então a Nanomedicina está
intrinsecamente ligado à Física Molecular. Para se ter uma
pequena ideia do que será a Nanomedicina, basta dizer que os
nanomedicamentos que estão desenvolvidos no mundo, para
diagnosticar e curar doenças, são compostos da molécula de
DNA que tem o comprimento da ordem de 2,5 nm. Para o leitor
ter uma visão do que será a Nanomedicina do futuro, basta que
leia os artigos publicados na Scientific American Brasil 156, de
maio de 2015, e que são os seguintes: 1) Dina Fire Maron,
Medicamentos Anticancerígenos Atingem Seu Alvo (p. 28); 2)
Mark Peplow, Atadura Mais Inteligente (p. 31); e 3) Larry
Greenemeier, Lancem os Nano(rro)bôs! (p. 34).
HOMENAGEM
Este artigo homenageia o grande amor da minha vida,
minha mulher Célia (05/06/1939-18/02/2015), que compartilhou
comigo 58 anos de vida, nos quais aceitou e compreendeu
minhas idiossincrasias, me fez o que sou e, principalmente, me
ensinou a escrever dizendo-me sempre: tudo o que você quiser
transmitir aos outros tem de conter sempre três coisas: começo,
meio e fim. Esse compartilhamento contou também com o apoio
carinhoso, irrestrito e incondicional de meu filho José Maria
Coelho Bassalo (Jô), de minha nora Gisa Helena Melo e de meus
netos Lucas e Vitor, e de minha filha Ádria Bassalo Aflalo, de meu
genro Saulo Marcelo Aflalo e de meus netos Anna-Beatriz e
Matheus. Esse apoio foi também compartilhado pela família
Machado Coelho: meus saudosos sogros Inocêncio e Celina,
meus cunhados [e respectivas famílias - esposo(a*)s (o * indica
separação do casal): filho(a)s] Joaquim-Francisco {Jill Young:
Anita [Michael Luers*: Tyson]; e Dorothea (David Cohen: Otto
Francisco)}; Inocêncio (Cabôco) (Azize Drummond: Mário e
Marcos); Ronaldo (Eliana Chaves: Guilherme e Breno), Marcinha
(Antéro Duarte Lopes); Ana Maria [Luciano Fontenele Cerqueira:
Leonardo (Emanuela Duarte*: Bruna e Felipe) e Eduardo (Maria
Alice Valença)]; Rosa Maria [Pedro Pinho de Assis: Pedro Paulo
(Gabriela Maria Coimbra: Bernardo e Eduardo) e Antonio
Guilherme (Milene da Conceição Moutinho da Cruz: Moisés e
Guilherme)], Tereza (Tetè) [Cláudio Cativo Rosa, Celina (Márcio
Raposo Silva*: Maria Luiza; Manoel Nazareth Sant´Ana Ribeiro
Filho*: Manoel)], e Cláudio Coelho Cativo Rosa (Patrícia Veríssimo
Portela: Pedro e Sofia)]; Geraldo {Carmen Helena Watrin*: Alex
[Magáli Moraes Rosa: Vitória e Pedro Henrique] e Alan [Ana
Paula Macedo Cunha*: Felipe; Sandra Coelho: Ana Gabriela]};
Valdir [Maria da Glória Lima de Lima, Roberta (Luiz Paulo Lima
Válerio*: Paulo Vítor; José Ricardo Pinto Bentes: João Ricardo; e
Ricardo]; e Maria do Socorro (Nelson Sidney Carvalho Silva:
Mariana). Esta homenagem não ficaria completa se não incluísse
minhas origens: meus saudosos pais Eládio e Rosa, minha
saudosa tia Luzia e meus irmãos (e respectivas famílias): Antônio
[Judith Pereira (In Memoriam): Antonio Filho (Maricely Silva*:
Fabrício, Fabíola e Flávia; Ana Lúcia Campos*: Luciano e Adriano;
Rosângela (Carlos Augusto Botelho*: Kristiany); os saudosos
Paulo (Teresinha de Fátima Ribeiro: Gabriel) e Fernando (Maria
Carmelita: Rafaela e Carolina); Roberto (Simone Barata*: Dayvs e
Roberta; Sônia Alvarenga: Vitória); Guilherme (Lizete Martins*:
Luciana (In Memoriam) e Leonardo; Shirley Costa*: Guilherme);
Roseneide (Valdo Vieira: Luna e Ígor); Rosana (Denis Pontes: Ian
e Davis); e André (Vânia Amanajás: André Filho)]; a saudosa
Madalena (“Madá”) Bittencourt; Mário [Júlia Barreira de Freitas:
Mário Filho (Alessandra Maria Rebello Teixeira: Guilherme e
Bernardo) e Rosa Maria (Wagner Alves da Motta*: Rodrigo];
minha irmã gêmea Maria José [Pedro Rosário Crispino: Rosa
Egídia (Ivonélio Calheiros Lopes Junior: Enzo e Lisa); Nicolau
Eládio (Gláucia Porpino Nunes: Gabriel e Rafaela); Pedro Paulo
(Maria Fátima Chaves de Lemos: Pedro e Maria Gabriela); Ana
Rosa (Augusto de Almeida Mácola*: Ana Luíza); e Luís Carlos
(Ângela Burlamaqui Klautau: Isabela e Luigi)]; e o, por fim, o
saudoso meio-irmão Luiz (“Corumbá”). Para detalhes dessa
minha saga de vida, ver: www.jmfbassalo.com.br.
DEDICATÓRIA
Este artigo é dedicado aos Membros da Academia
Paraense de Ciências (www.apaci.net.br) que, de maneira direta
ou indireta, se envolvem com a RF/M: Adenard Fernando
Cleophas Cunha; Alberto Gomes Ferreira Junior; Alexandre da
Costa Linhares; Ana Helena Melo e Silva Guimarães Bisi; Ândrea
Kely Campos Ribeiro Santos; Alipio Augusto Barbosa Bordalo;
Antonio Carlos Rosário Vallinoto; Aristóteles Guilliod de Miranda;
Arival Cardoso de Brito; Arnaldo Lobo Neto; Arthur de Paula
Lobo; Antonio Guilherme Melo e Silva Guimarães; Bruno Duarte
Gomes; Carlos Berbary; Carlos Maurício Andrade; Cecília Viana
Naun Pinho; Cláudio Klautau; Cristovam Wanderley Picanço
Diniz; Edmundo Luis Rodrigues Pereira; Elisabeth Conceição de
Oliveira Santos; Emanuela Duarte Cerqueira; Ermelinda
Moutinho da Cruz; Fabiano Nassar de Castro Cardoso; Fernando
Guimarães; Francisca Regina Oliveira Carneiro; Gabriela Maria
Coimbra Coelho de Assis; Geraldo Ishak; Geraldo Souza Pereira;
Guilherme Guimarães; Habib Fraiha Neto; Heloisa Maria Melo e
Silva Guimarães; Horácio Schneider; Ivonélio Calheiros Lopes
Junior; João Farias Guerreiro; José Augusto Messias; José
Guilherme de Carvalho Pecego; José Maria de Castro Abreu
Junior; José Miguel Alves Júnior; José Paulo de Oliveira Filho;
Laércio Freitas de Matos; Landoaldo Freitas de Matos; Landri
Freitas de Matos; Léa Ferreira Camillo Coura; Leo Freitas de
Matos; Leomira Freitas de Matos Affonso; Leonardo Coelho
Cerqueira; Leoni Freitas de Matos; Lourival de Barros Barbalho;
Lourival de Barros Barbalho Júnior; Luci Cajueiro Carneiro
Pereira; Luiz Alberto Rolla Maneschy; Luiz Carlos de Lima Silveira;
Luiz Fernando Rocha Ferreira da Silva; Manoel Ayres; Manoel
Barbosa de Rezende; Marcelo Bandeira Coelho Dias; Marcio
Roberto Teixeira Nunes; Maria Alice Valença; Maria do Socorro
Mártires Coelho; Maria Iracilda da Cunha Sampaio; Maria Paula
Cruz Schneider; Maria Regina Oliveira Carneiro; Mário Filardo
Bassalo; Moirah Menezes; Octávio Augusto de Paula Lobo; Paula
Leal Cerqueira; Paulo Renato Bentivegna; Paulo Roberto
Toscano; Paulo Sérgio Roffé Azevedo; Pedro Fernando
Vasconcelos; Pedro Paulo Chieffi; Pedro Paulo Coelho de Assis;
Prócion Barreto Klautau; Renato de Castro Cardoso; Ricardo
Ishak; Roberto Hugo da Costa Lins; Rodrigo Vellasco Duarte
Silvestre; Ronaldo Damião; Roseneide Bassalo Vieira; Sandro
Nassar de Castro Cardoso; Sidney Emanuel Batista dos Santos;
Sílvio Gusmão; Ubirajara Imbiriba Salgado; Vânia Lúcia Noronha;
e Wyller Alencar Melo.