CURIOSIDADES DA FÍSICA José Maria Filardo Bassalo

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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.130-

c.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 (1561-

1636), 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 (Al-

Hazen) (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.1570-

c.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 (1857-

1894), 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 Geissler-

Hittorf 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 (1788-

1878) 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 (1877-

1956; 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 re-

obtido em 1929.

Ainda em 1909, os físicos, o alemão Hans (Joahnnes)

Wilhelm Geiger (1882-1945) e o inglês Ernst Marsden (1889-

1970), 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 (1879-

1960; 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 (1884-

1966; 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 (1897-

1969) 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 (1904-

1991), que era médico, pensaram em sua aplicação em

Medicina. Assim, para testá-lo, eles (auxiliado pelo físico norte-

americano 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 +

13A 27 15P30 + 0n1), continuava a emitir radiações que foram

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 ítalo-

norte-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 norte-

americanos 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 (1912-

1999; 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 (1918-

1963), 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 (1911-

1998) 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-norte-

americano 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 (1924-

2008), em 1958, em artigo no qual descreveu uma técnica de

precessão de estado-estacionário para obter uma imagem uni-

dimensional 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 AH-

C, 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 (1913-

2010) 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 (e-

mail, 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 norte-

americano 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 norte-

americano 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 (1887-

1956), no artigo intitulado: Single Photon Emission Computed

Tomography (SPECT), em 1917] aos raios-X e, possibilitando,

desse modo, a técnica da tomografia computadorizada de raios-

X (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-norte-americano 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 translação-rotação, 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. Observe-se 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 Carga-

Emparelhada). Basicamente, o CCD é um capacitor do tipo Si-

MOS (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 microscope- STM), 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 intra-

oculares. Os primeiros modelos de LC foram propostos pelo

artista, inventor e cientista italiano Leonardo da Vinci (1452-

1519), 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 (1832-

1907) 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 (1865-

1949), 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 (1904-

1985) 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 (long-range) em suas redes (lattices), e os amorfos são sólidos não-cristalinos 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 (1878-1958). 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 físico-químico 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 (1874-

1954). 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 (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 (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 norte-

americano 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 físico-

médico 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 de

Monitoramento da PIC e Suas Aplicações Fisiológicas.

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 Monro-

Kellie 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 pós-

doutoramentos 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 (1888-

1970; PNF, 1930) e Kariamankkam Srinivasa Krishnan (1898-

1961), 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 laser-

Raman 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.