Tecnologia

Sensor usa molécula do ferrão de abelha

Uma molécula obtida do ferrão de abelhas deu origem a um biossensor que promete detectar bactérias em alimentos e bebidas de forma mais rápida e com menor custo do que os métodos tradicionais.

O dispositivo foi desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP), da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) e da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

“O biossensor é capaz de detectar bactérias em uma amostra muito pequena de alimento ou bebida, com alta sensibilidade e tempo que varia entre 10 e 25 minutos”, disse Osvaldo Novais de Oliveira Junior, professor do IFSC-USP e coordenador do projeto.

Pelos métodos tradicionais é preciso analisar todo o volume ou massa, acompanhar o crescimento das bactérias e proceder à contagem das unidades que formam a colônia. “Esse processo pode levar entre 24 e 72 horas”, disse.

Resultado do projeto de pós-doutorado de Deivy Wilson Masso no IFSC-USP, com Bolsa da FAPESP, o aparelho foi descrito em um artigo publicado na revista Talanta.

O dispositivo consiste em um filme com eletrodos de prata – um material condutor de eletricidade – e partículas magnéticas em escala nanométrica (bilionésima parte do metro), recobertas com melitina. Esse peptídeo, extraído do ferrão de abelhas, interage especificamente com bactérias.

Ao ser introduzido em uma amostra de água, por exemplo, as nanopartículas magnéticas recobertas com a melitina atraem e capturam as bactérias. Ao empregar um ímã os microrganismos ficam concentrados nas nanopartículas, que são depois depositadas nos eletrodos de prata.

A interação entre as bactérias e as nanopartículas magnéticas recobertas com melitina depositadas nos eletrodos gera um sinal elétrico. A intensidade do sinal permite quantificar a colônia e identificar que tipos de microrganismos estão presentes na amostra analisada.

No caso de alimentos sólidos, basta uma pequena amostra triturada, homogeneizada e filtrada para realizar o procedimento, explicou Oliveira Junior. “O dispositivo é capaz de detectar uma quantidade muito pequena de bactérias na amostra, de uma unidade formadora de colônia por mililitro”, disse o pesquisador durante o Simpósio de Pesquisa e Inovação em Materiais Funcionais. O evento, promovido pelo Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), foi realizado nos dias 23 e 24 de maio na UFSCar.

Essa alta sensibilidade do biossensor permite detectar uma colônia de bactérias espalhada em um alimento ou bebida em um volume menor de amostra para análise.

Uso em hospitais

Os pesquisadores avaliaram o desempenho do biossensor para detectar as bactérias Escherichia coli (E. coli), Staphylococcus aureus (S. aureus) e Salmonella typhimurium (S. typhi) em amostras de água potável e de suco de maçã.

Os resultados dos testes indicaram que o dispositivo foi capaz de detectar a concentração de E. coli em 1 unidade formadora de colônia (UFC/ml) na água potável e em 3,5 UFC/ml no suco de maçã em apenas 25 minutos.

“O biossensor pode permitir fazer uma triagem rápida e de baixo custo para controlar a qualidade de alimentos e bebidas em supermercados, restaurantes ou nas indústrias”, disse Oliveira Junior.

De acordo com o pesquisador, a tecnologia do biossensor está em fase de patenteamento e os materiais são de baixo custo. “Não precisaremos importar nenhum dos itens do biossensor, cujo custo final será de apenas cerca de R$ 0,30”, disse.

A ideia dos pesquisadores é que, por meio de algumas adaptações, o dispositivo também possa ser usado para detectar contaminações em ambientes hospitalares, como enfermarias e salas de cirurgia, e em instrumentos e equipamentos usados nesses locais.

O artigo Electrical detection of pathogenic bacteria in food samples using information visualization methods with a sensor based on magnetic nanoparticles functionalized with antimicrobial peptides (DOI: 10.1016/j.talanta.2018.10.089), de Deivy Wilson, Elsa M. Materón, Gisela Ibáñez-Redín, Ronaldo C. Faria, Daniel S. Correa e Osvaldo N. Oliveira Jr., pode ser lido por assinantes da revista Talanta em www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039914018311342?via%3Dihub.

Elton Alisson, de São Carlos
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

tecnologia produz imagens mais definidas

A Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da Universidade de São Paulo (USP) desenvolveu nanoestrutura de silício cristalino capaz de projetar imagens tridimensionais. As novas nanoestruturas transmitem com maior intensidade o laser que incide em sua superfície, resultando em imagens mais definidas e sem os chamados fantasmas.

Inédita, a aplicação foi criada pelo Grupo de Metamateriais, Microondas e Óptica (GMETA) do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da EESC. Na pesquisa, apoiada pela FAPESP, os cientistas projetaram alguns conjuntos de nanoestruturas, chamados de metassuperfícies, a fim de controlar as propriedades da luz.

“Uma tendência marcante no mercado tecnológico é a miniaturização dos dispositivos para torná-los cada vez mais compactos, mas sem comprometer seu desempenho. Basta ver a evolução dos celulares, notebooks e televisores ao longo dos anos, que estão ficando cada vez mais finos e eficientes em suas funções”, disse para Augusto Martins, um dos autores do trabalho. Segundo ele, a versatilidade e a fácil integração a outras tecnologias são algumas das principais vantagens de miniaturizar dispositivos.

Pelo fato de absorver menos luz em comparação a outros materiais utilizados em holografia, como o silício policristalino e o silício amorfo, o silício cristalino, escolhido pelos pesquisadores para a produção das metassuperfícies, possibilita a transmissão da luz do laser de forma mais intensa.

“Tais estruturas devem ser energeticamente eficientes, ou seja, a maior parte da luz que incide sobre elas deve ser convertida de forma útil nas aplicações para as quais foram desenvolvidas”, disse Martins, que testou a tecnologia projetando peças de xadrez holográficas.

Uma das metassuperfícies produzidas pelos pesquisadores trouxe outro diferencial ao trabalho: a possibilidade de observar hologramas em três dimensões. Para que isso fosse possível, foram projetadas nanoestruturas capazes de codificar dois hologramas simultaneamente, nas quais Martins aplicou a técnica de estereoscopia, responsável por proporcionar a sensação de profundidade em vídeos e imagens, obtida a partir do uso de óculos especiais.

“Essa projeção, chamada de estereograma, pode ser vista a partir da sobreposição de duas fotos de uma mesma cena, gravadas com câmeras adjacentes”, disse Martins, que projetou figuras de pequenos aviões para validar o método.

Segundo o professor Ben-Hur Viana Borges, um dos orientadores da pesquisa, as metassuperfícies são objeto recente de estudo dos pesquisadores de todo o mundo e prometem revolucionar o cenário tecnológico tanto em aplicações ópticas quanto de micro-ondas. Ele explica que a tecnologia pode ser utilizada em diversas áreas, como entretenimento, produção de lentes e até mesmo em segurança de informação.

“Do ponto de vista tecnológico, nosso trabalho resultou em avanços significativos que tornam a integração dessa tecnologia no mercado cada vez mais próxima”, disse Borges.

Resultados do estudo foram publicados no artigo Broadband c-Si metasurfaces with polarization control at visible wavelengths: applications to 3D stereoscopic holography, na revista Optics Express.

Além de Borges, o estudo foi orientado pelo professor Emiliano Martins e contou com a colaboração dos pesquisadores Juntao Li, Achiles da Mota, Vinicius Pepino, Yin Wang, Luiz G. Neto e Fernando Teixeira.

Agência FAPESP*

* com informações do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da EESC-USP. Leia mais em: www.sel.eesc.usp.br/sel/?p=7667.

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

Material bioativo

Uma técnica desenvolvida por pesquisadores em São Carlos (SP) promete tornar mais simples e mais barata a fabricação de um material vitrocerâmico com grande potencial de aplicações.

O material pode ser utilizado em próteses oculares, em ossículos artificiais do ouvido, no tratamento da sensibilidade nos dentes e em diversas outras soluções médicas, com menos rejeição do que outros implantes artificiais e estimulando a regeneração de tecidos ósseos.

Pesquisadores do Centro de Pesquisa, Educação e Inovação em Vidros (CeRTEV) – um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP – conseguiram obter por impressão 3D estruturas formadas pelo material, um vitrocerâmico altamente poroso que atua como suporte (scaffold) para induzir a regeneração óssea.

O novo método, desenvolvido em colaboração com pesquisadores da Universidade de Pádua (Itália), da Pennsylvania State University (Estados Unidos) e do Centro Nacional de Pesquisa (Egito), foi descrito em um artigo publicado no Journal of the American Ceramic Society (JACS) e destacado em editorial.

“O estudo está na vanguarda da pesquisa e desenvolvimento e fornece novas ideias para melhorar e tornar mais sustentável a fabricação de materiais vitrocerâmicos para aplicações biomédicas”, disse Jonathon Foreman, editor da JACS.

A partir de resinas de silicone comerciais baratas, carbonatos de cálcio e de sódio e fosfato de sódio, os pesquisadores conseguiram produzir composições semelhantes às do biosilicato. Esse material, desenvolvido na década de 1990 no CeRTEV, patenteado e licenciado para uma empresa, é produzido hoje nas formas de pó, de grânulos, de estruturas de suporte macroporosas (scaffolds) para enxerto ósseo, de fibras ou como peças únicas (monolíticas) pela tecnologia convencional de fabricação de vitrocerâmica.

O método tradicional para produzir o biosilicato consiste na cristalização controlada de um vidro especial por meio de tratamentos térmicos.

“Os vidros convencionais são frágeis. Por meio da cristalização controlada de um biovidro conseguimos produzir o biosilicato que, além de ter alta resistência mecânica, é usinável, bioativo e bactericida”, disse Edgar Dutra Zanotto, professor da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e coordenador do CeRTEV.

Ao entrar em contato com fluidos corporais, como a saliva e o plasma sanguíneo, o biosilicato sofre reações que levam à formação em sua superfície de uma camada de hidroxicarbonato apatita (HCA) – composto quimicamente semelhante à fase mineral dos ossos. Dessa forma, o material vitrocerâmico bioativo tem a capacidade de aderir a ossos, dentes e até mesmo cartilagens, além de estimular a regeneração do tecido ósseo.

“O biosilicato tem sido amplamente reconhecido como excelente material para aplicações em engenharia de tecidos ósseos”, disse Zanotto durante palestra na primeira edição do Simpósio de Pesquisa e Inovação em Materiais Funcionais, promovido pelo Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), nos dias 23 e 24 de maio na UFSCar.

A fim de desenvolver uma rota de processamento alternativa para o material, os pesquisadores submeteram polímeros à base de silicone contendo micropartículas de óxidos a um tratamento térmico para dar origem ao biosilicato. Essa rota inovadora é utilizada na fabricação de “cerâmicas derivadas de polímeros” (PDCs, na sigla em inglês).

A partir desses filamentos de silicone contendo as micropartículas ativas, eles obtiveram por impressão 3D composições semelhantes ao biosilicato, altamente porosas, nas formas de suportes macroporosos, além de espumas moldadas.

As peças foram submetidas a um tratamento térmico a 1000 ºC. Testes indicaram que os materiais apresentavam altas porosidades (entre 60% e 75%) e resistência a compressão em torno de 7 megapascal (MPa) – 70 quilos (kg) por centímetro quadrado (cm2) –, no caso dos suportes macroporosos, e de 1,5 a 6 MPa – entre 1,5 kg e 6 kg por cm2 –, no caso das espumas.

“Demonstramos que polímeros pré-cerâmicos, contendo precursores de óxidos adequados, podem ser usados para a síntese direta de biosilicato em uma rota rápida e simples”, disse Zanotto. “Esses materiais também têm o potencial de reduzir os custos da matéria-prima e de processamento e reduzir as emissões de compostos orgânicos voláteis.”

Engenharia de tecidos

O biosilicato produzido pelo método tradicional foi testado com sucesso em diversos estudos in vitro, in vivo e clínicos, em uma ampla gama de aplicações de engenharia de tecidos.

Uma delas foi no tratamento de hipersensibilidade dentinária – dor aguda desencadeada ao ingerir alimentos e bebidas quentes ou geladas, causada pela retração da gengiva e exposição de túbulos microscópicos de um dos tecidos que formam os dentes: a dentina.

O material vitrocerâmico foi aplicado em pó, na forma de partículas micrométricas com tamanho suficiente para preencher a cavidade dos túbulos da dentina.

Em contato com a saliva, o material sofre reações que induzem à formação de HCA em sua superfície. Dessa forma, os túbulos dentinários são obliterados, impedindo que líquidos presentes nesses tubos microscópicos possam ser estimulados por mudanças de temperatura ou de calor de alimentos e bebidas, que causam a sensibilidade.

“Um estudo clínico feito com o material indicou que seis aplicações foram suficientes para eliminar a sensibilidade dentinária dos pacientes”, disse Zanotto.

O biosilicato também é usado para fabricação de ossículos artificiais do ouvido médio humano, como o estribo, a bigorna e o martelo. Os implantes de ouvido têm cerca de 10 milímetros de comprimento e entre 1 e 2 milímetros de espessura. São implantados em pacientes com deficiência auditiva causada por problemas nesses ossos, provocados por infecções ou diversas moléstias.

Um estudo clínico feito por pesquisadores da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (USP), campus de Ribeirão Preto, com 30 pacientes com surdez causada pela perda da função dos ossículos do ouvido médio, indicou que 24 conseguiram recuperar a audição após o implante.

“Antes, os pacientes não ouviam quase nada. Após o implante dos ossículos, passaram a ouvir sons em uma altura mínima de 10 decibéis, o que equivale a um sussurro”, afirmou Zanotto.

Uma das aplicações mais recentes do biosilicato é em implantes intraorbitais, conhecidos popularmente como “olhos de vidro”. Como o biosilicato é bioativo, os implantes intraorbitais feitos à base do material vitrocerâmico aderem aos tecidos circundantes ao olho do paciente.

“Com isso, o implante adquire a mesma mobilidade do olho não danificado, além de ser bactericida, minimizando o risco de infeção” explicou Zanotto.

De acordo com o pesquisador, o material usado em próteses oculares comuns foi proibido pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa).

“Há um mercado enorme no Brasil para o implante ocular que desenvolvemos. Já negociamos o licenciamento do material para uma empresa, que está aguardando a autorização da Anvisa para comercializá-lo”, disse Zanotto.

O artigo Biosilicate scaffolds produced by 3D-printing and direct foaming using preceramic polymers (DOI: 10.1111 / jace.15948), de Hamada Elsayed, Pietro Rebesan, Murilo C. Crovace, Edgar D. Zanotto, Paolo Colombo e Enrico Bernardo, pode ser lido no Journal of the American Ceramic Society em ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/jace.15948.

Elton Alisson, de São Carlos
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

tumor cerebral

Uma metodologia de baixo custo para classificar os diferentes tipos de meduloblastoma, tumor maligno do sistema nervoso central mais comum em crianças, foi desenvolvida por um grupo de pesquisadores em São Paulo em colaboração com colegas de instituições na Suíça e na Alemanha.

O novo método tem precisão semelhante à das caras tecnologias para sequenciamento de última geração e dá subsídios para a tomada de decisão quanto ao melhor tratamento mesmo em países com poucos recursos.

Os resultados da pesquisa, apoiada pela FAPESP, foram publicados na revista Acta Neuropathologica Communications.

Os pesquisadores avaliaram tumores de 92 pacientes, de 1 a 24 anos de idade, atendidos no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (FMRP-USP), no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP, em São Paulo, e no Centro Infantil Boldrini, em Campinas.

Para isso, usaram o método conhecido como PCR (reação em cadeia da polimerase) em tempo real (qPCR), que demanda o uso de equipamento que custa em média US$ 30 mil e é bastante comum em laboratórios de genética e em alguns hospitais brasileiros, de acordo com Gustavo Alencastro Veiga Cruzeiro, que realizou o trabalho durante o doutorado na FMRP-USP, com Bolsa da FAPESP.

Em uma primeira rodada, os cientistas verificaram a expressão de 20 genes associados ao meduloblastoma, dois a menos que os normalmente analisados em tecnologias mais caras, como o NanoString nCounter. O custo da análise de cada amostra foi igual em todas as tecnologias: US$ 60, valor idêntico às tecnologias de alta precisão disponíveis para a avaliação da expressão dos genes em tumores, de modo a permitir sua classificação em subgrupos.

Mas os pesquisadores foram mais longe: observaram também por qPCR que a expressão de apenas seis genes-chave nas amostras tumorais era suficiente para definir o grupo a que pertenciam. Com isso, o custo baixou para US$ 26 por amostra.

Os resultados foram confirmados por meio de um programa de computador e da aplicação de um algoritmo em 763 amostras de meduloblastomas, depositadas em um banco de dados e previamente classificadas em institutos internacionais.

Por fim, 11 amostras aleatórias, das 92 coletadas no Brasil, foram enviadas para o Hospital Infantil de Zurique, na Suíça, e para o Centro de Câncer DKFZ em Heidelberg, na Alemanha, para serem analisadas por tecnologias mais caras e usadas rotineiramente. As análises foram autorizadas pelos doadores das amostras.

“Os equipamentos usados nos países desenvolvidos para a classificação têm valor aproximado de US$ 280 mil na América do Sul. Os insumos usados na análise também têm preço elevado. Isso torna bastante oneroso identificar o subgrupo em que o tumor está inserido e, assim, selecionar o tratamento mais adequado”, disse Cruzeiro.

Mudança de protocolo

A pesquisa é parte do Projeto Temático “Interação entre alvos terapêuticos emergentes e vias de desenvolvimento associadas à tumorigênese: ênfase em neoplasias da criança e do adolescente”, coordenado por Luiz Gonzaga Tone, professor na FMRP-USP.

“O projeto tem como objetivo obter novos conhecimentos sobre os mecanismos moleculares envolvidos na carcinogênese de alguns tumores pediátricos e as possíveis interações nas vias moleculares de desenvolvimento, procurando viabilizar melhores critérios de classificação e de abordagem do tratamento. No caso do meduloblastoma, vimos que o critério de classificação molecular é fundamental”, disse Tone, que coordena o Grupo de Pesquisa em Oncologia Molecular Pediátrica (GPOMP).

O protocolo padrão para o tratamento do meduloblastoma, que pode afetar diferentes áreas do cerebelo, é normalmente composto por remoção cirúrgica do tumor, quimioterapia e radioterapia.

Recentemente, porém, foram descritas quatro variedades do tumor, que requerem terapias com diferentes graus de agressividade. Dentre elas, há duas que respondem melhor ao tratamento.

Entre os pacientes com tumores do subgrupo conhecido como WNT, a sobrevida pode ser de até 90% em cinco anos após o término do tratamento, um prognóstico considerado muito bom. Esse grupo, portanto, pode receber uma carga menor de radiação ou mesmo ser dispensado dessa terapia, que pode deixar sequelas como problemas no desenvolvimento, na cognição, de locomoção e de fala.

A segunda variedade tumoral, conhecida como SHH, tem prognóstico intermediário, com uma parcela dos pacientes respondendo bem ao tratamento e outra nem tanto. O tratamento mais sugerido para esses casos é a chamada terapia-alvo, com inibidores específicos de uma proteína-chave. No entanto, os estudos existentes mostram que parte dos pacientes ainda não responde a esse tratamento em razão da diversidade na população de células desse tipo de tumor.

As outras duas variedades são conhecidas como Grupo 3 e Grupo 4 e são as que mais apresentam metástase. Por esse motivo, exigem uma abordagem mais agressiva de tratamento. No entanto, a biologia desses subgrupos continua pouco conhecida.

“No Brasil, não há a adoção dessa abordagem molecular usada na Suíça, Alemanha e Canadá, entre outros países. Nesses locais se faz a verificação do subgrupo do tumor e, então, opta-se por um tratamento de maior ou menor intensidade”, disse Cruzeiro, que atualmente faz estágio de pós-doutorado no Massachusetts General Hospital, da Harvard Medical School, nos Estados Unidos, com apoio da FAPESP.

No Brasil, segundo Cruzeiro, os pacientes com meduloblastoma seguem basicamente o mesmo protocolo de tratamento, com ressecção, quimioterapia e radioterapia, com exceção de alguns casos, como crianças com menos de três anos.

Com isso, um paciente do grupo WNT, por exemplo, que talvez não precisasse de radioterapia, acaba recebendo um tratamento que seria indicado para uma pessoa com risco de metástase. Mesmo eliminando o tumor, o tratamento pode afetar a qualidade de vida da criança para sempre.

Cruzeiro alerta, porém, que nem sempre o qPCR possibilita um resultado preciso. Existe de 5% a 10% de chance de o método não classificar o tumor em nenhum grupo. Esses casos, porém, correspondem a uma minoria que precisa ser submetida aos métodos mais onerosos.

“Em países da América Latina, da África e na Índia, esse método de baixo custo pode classificar satisfatoriamente a maior parte desses tumores e proporcionar informações importantes para a tomada de decisões clínicas”, disse.

O artigo A simplified approach using Taqman low-density array for medulloblastoma subgrouping (doi: 10.1186/s40478-019-0681-y), de Gustavo Alencastro Veiga Cruzeiro, Karina Bezerra Salomão, Carlos Alberto Oliveira de Biagi Jr, Martin Baumgartner, Dominik Sturm, Régia Caroline Peixoto Lira, Taciani de Almeida Magalhães, Mirella Baroni Milan, Vanessa da Silva Silveira, Fabiano Pinto Saggioro, Ricardo Santos de Oliveira, Paulo Henrique dos Santos Klinger, Ana Luiza Seidinger, José Andrés Yunes, Rosane Gomes de Paula Queiroz, Sueli Mieko Oba-Shinjo, Carlos Alberto Scrideli, Suely Marie Kazue Nagahashi, Luiz Gonzaga Tone e Elvis Terci Valera, pode ser acessado em: www.actaneurocomms.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40478-019-0681-y.

André Julião
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

matérias-primas

O setor de aviação recentemente tem investido na produção sustentável de combustíveis renováveis, e o bioquerosene é uma das apostas para substituir o querosene de origem fóssil. Para defender essa ideia, o pesquisador da Embrapa Agroenergia Bruno Laviola participa do I Congresso da Rede Brasileira de Bioquerosene e Hidrocarbonetos Renováveis para Aviação, ministra palestra com o tema: “Fontes oleaginosas potenciais para a produção de bioquerosene no Brasil”. O evento é uma realização do Ministério da Ciência, Tecnologia, Informação e Comunicação – MCTIC, em parceria com a Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN e a Rede Brasileira de Bioquerosene de Aviação – RBQAV.

A palestra acontece na parte da tarde do último dia do Congresso que acontece de 05 a 07 de junho nas instalações o Hotel Hollida Inn, em Natal/RN.

“Existe no Brasil um grande número de espécies nativas e exóticas que produzem óleo em frutos e grãos, com diferentes potencialidades e adaptações naturais a distintas condições de clima e solo do País”, explica Laviola. Os desafios quanto ao uso das matérias-primas oleaginosas e às estratégias de desenvolvimento da cadeia de produção de bioquerosene de aviação no Brasil passam por gargalos técnico-científicos e políticos. Esses desafios relacionam-se tanto à produção, ao processamento industrial como à integração com cadeias produtivas regionalizadas.

Para promover a sustentabilidade do setor, a Embrapa atua no suporte com pesquisa de matérias-primas e biomassas voltadas para a produção de bioquerosene de aviação, como explica o chefe-geral, Guy de Capdeville. “Ainda existem consideráveis desafios a serem vencidos. Entre eles, poucos processos para a produção. Atuamos na produção de culturas como a macaúba e a palma de óleo, pois essas culturas apresentam características altamente promissoras para a produção de energia”, complementa Bruno Laviola.

A Embrapa também concentra esforços em estudos relacionados à utilização de resíduos agrícolas para a produção de diferentes biocombustíveis e também de outros produtos de valor agregado. Entre esses estudos, destacam-se a produção de biodiesel por meio de óleo de fritura e o aproveitamento da glicerina de dendê e soja em novos compostos químicos.

Diversas alternativas estão sendo desenvolvidas para promover a utilização de energias sustentáveis na produção de combustíveis para o setor da aviação. Este é um dos setores que mais contribuem para a emissão de gases poluentes na atmosfera e é alvo de um importante programa de metas de redução de 50% das emissões de carbono até 2050. Atualmente, o setor contribui com cerca de 2% das emissões provocadas pela atividade humana. Há previsões de que até 2030 as emissões do setor sejam superiores a 3%.

Programação

O Congresso inicia nesta quarta-feira, 5 de maio, Dia Mundial do Meio Ambiente, com minicurso sobre regulamentação e garantia da qualidade de combustíveis de aviação sustentável. No período da tarde, outro minicurso terá como tema as rotas tecnológicas para a produção desse combustível. Também está na programação do mesmo dia apresentação sobre fontes de financiamento.

Para o segundo dia, após a abertura solene, estão programadas as palestras “Mudança climática, emissões, metas e querosene sustentável” e “ Iniciativa da Rede Brasileira de Bioquerosene e Hidrocarbonetos Renováveis para Aviação”.

Em seguida, começam as mesas-redondas, que irão tratar dos temas “Perspectivas e desafios do uso do bioquerosene no Brasil”, “Rotas de produção (cases)”, “Certificação/controle de qualidade”, “Hidrocarbonetos renováveis para aviação”, “Matéria-prima/biomassa para produção de bioquerosene (potencialidade, produção e sustentabilidade)” e “Políticas públicas e validade econômica”.

Jornalista responsável:

Daniela Collares (MTb 114/01)
Embrapa Agroenergia
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estrutura do politiofeno

A eletrônica flexível é uma das grandes tendências tecnológicas na atualidade. Trata-se de um segmento em expansão acelerada com expectativa de dobrar o valor ao longo da próxima década.

Equipamentos optoeletrônicos – que fornecem, detectam e controlam luz – extremamente leves e dobráveis deverão se tornar corriqueiros no futuro próximo e há muita pesquisa sendo feita para isso. Um exemplo é o trabalho recentemente publicado na Scientific Reports.

Conduzido por pesquisadores brasileiros e italianos, trata-se de um estudo experimental e teórico que buscou melhorar as propriedades ópticas e eletrônicas do politiofeno. Por exibir leveza, flexibilidade e facilidade de processamento, o politiofeno é um material orgânico muito atraente em termos mecânicos.

“A configuração do politiofeno, se processado no modo mais comum, por gotejamento e rotação [spin casting], é bastante desordenada, comprometendo seu desempenho óptico e eletrônico. Em nosso trabalho, a proposta foi ordenar o material, tornando-o muito mais seletivo na emissão e absorção de luz”, disse Marilia Junqueira Caldas à Agência FAPESP.

Professora titular no Instituto de Física da Universidade de São Paulo, Caldas participou do estudo, contribuindo para a construção do arcabouço teórico que descreveu e explicou os dados experimentais.

O ordenamento mencionado por ela foi obtido de um modo surpreendentemente simples. Uma gota do polímero em solução foi depositada sobre um suporte. À medida que evaporava, uma espécie de grade foi aplicada sobre a gota, fazendo com que passasse a apresentar uma sequência de estrias paralelas. O estriamento ordenou a estrutura interna do material [ veja a figura a seguir].

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Ordenamento do politiofeno: (a) ilustração esquemática do processo experimental; (b) microscopia confocal; (c) microscopia eletrônica de varredura; (d) micrografias de AFM (Atomic Force Microscope); (e) perfil de altura; (f) vista 3D do material ordenado (imagem: Scientific Reports).

“Com o ordenamento, o polímero passou a absorver e emitir luz de modo muito previsível, possibilitando emissão estimulada de luz em frequências não disponíveis no filme desordenado. Foi um ganho em seletividade. Além disso, o dispositivo resultante ficou muito mais leve do que outros com função similar, baseados em superposições de vários tipos de semicondutores”, disse Caldas.

A relação entre ordenamento e seletividade foi explicada pela pesquisadora.

“Fizemos um cálculo de dinâmica molecular para saber como o polímero se comportava na fase desordenada. Obtivemos um conjunto de estruturas tortuosas, enganchadas umas nas outras e enoveladas. Em uma situação dessas, o elétron que é arrancado de sua posição inicial pela incidência da luz pode se afastar do buraco deixado na cadeia de átomos e migrar para regiões bem distantes no interior do material”, disse.

“Como isso ocorre com grande número de elétrons, o resultado é que a absorção e a emissão da luz se tornam extremamente desordenadas. Com a moldagem, as cadeias de átomos ficam quase lineares. E elétrons e buracos permanecem muito próximos, nas mesmas cadeias. O elétron sai e depois volta para o mesmo lugar. Absorve e emite ali”, disse Caldas.

Desse modo, um material intrinsecamente desorganizado foi organizado durante o processo de “crescimento”. E a organização faz com que ele se preste a um amplo conjunto de aplicações optoeletrônicas.

“Nossa abordagem demonstra uma estratégia viável para direcionar propriedades ópticas por meio do controle estrutural. A observação do ganho óptico abre a possibilidade do uso de nanoestruturas de politiofeno como blocos de construção de amplificadores ópticos orgânicos e dispositivos fotônicos ativos”, destaca o artigo.

Caldas e Rodrigo Ramos, na época do estudo seu orientando de doutorado, receberam apoio da FAPESP por meio do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Eletrônica Orgânica (Ineo). O Ineo é um dos Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia apoiados pela FAPESP em parceria com o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

O artigo Tailoring optical properties and stimulated emission in nanostructured polythiophene (doi: https://doi.org/10.1038/s41598-019-43719-0), de Alberto Portone, Lucia Ganzer, Federico Branchi, Rodrigo Ramos, Marília J. Caldas, Dario Pisignano, Elisa Molinari, Giulio Cerullo, Luana Persano, Deborah Prezzi e Tersilla Virgili, está publicado em www.nature.com/articles/s41598-019-43719-0.

José Tadeu Arantes
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

potencial do gás

O Estado do Mato Grosso poderia substituir parcialmente o uso de eletricidade, diesel e óleo combustível por gás natural nos três setores que mais usam energia: agropecuária, transporte e indústria.

A conclusão é de um estudo feito no Centro de Pesquisa para Inovação em Gás (RCGI), um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) financiado pela FAPESP em parceria com a empresa Shell.

Segundo a proposta do grupo coordenado pelo professor Edmilson Moutinho dos Santos, do Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo (IEE-USP), o gás natural teria de ser transportado na forma de gás natural liquefeito (GNL) e distribuído em pequena escala – de 320 mil m³ por dia até 3,2 milhões m³/dia.

“Concluímos que há um volume potencial de gás de 2,1 milhões de m3/dia para substituição de diesel, óleo e eletricidade nos setores econômicos estudados e a maior parte do volume potencial de substituição está na atividade agrícola. A eletricidade e o diesel são os mais propensos a serem substituídos, pois o consumo dessas fontes é bastante relevante e o custo do transporte de GNL se mostrou competitivo”, disse Dorival Santos Jr., um dos pesquisadores envolvidos no projeto, à assessoria de comunicação do RCGI.

Já a substituição do óleo combustível se mostrou menos competitiva, pois o preço e o volume consumido no Mato Grosso são inferiores aos outros dois energéticos avaliados, acrescentou Santos Jr.

A maior taxa de substituição encontrada foi a do óleo diesel no setor agrícola (potencial para absorver aproximadamente 1,2 milhão de m³ por dia, que poderia ser usado, entre outros, no processo de secagem dos grãos); seguida pelo óleo diesel no setor de transportes (500 mil m³/dia).

A ideia do estudo, segundo Santos Jr., era responder perguntas como: qual o tamanho dessa substituição? Onde ela poderia ocorrer e qual seu custo, que inclui não somente a compra do gás, mas também os processos de liquefação do gás natural, o transporte em caminhões, a estocagem e a regaseificação do GNL para consumo?

Os cientistas dividiram o estado em cinco mesorregiões, de acordo com o preconizado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), e imaginaram um ponto geocêntrico em cada uma delas, equidistante das unidades que representam as principais atividades econômicas locais e com acesso a rodovias.

“Trabalhamos como se todo o consumo energético acontecesse naqueles pontos, o que não é real, mas é uma estratégia para fazer uma estimativa”, disse Santos Jr.

Celeiro brasileiro

Segundo o pesquisador, o Mato Grosso foi escolhido porque tem algumas particularidades. É o maior produtor de soja, algodão, milho e carne bovina no Brasil. Tem o 13º maior Produto Interno Bruto (PIB) entre as unidades federativas. E há um gasoduto de aproximadamente 280 quilômetros (km), denominado Gasoduto Lateral-Cuiabá, conectando a Bolívia até a capital do estado, Cuiabá.

"É um ramal do Gasbol [Gasoduto Bolívia-Brasil], com capacidade de transporte de aproximadamente 4 milhões de m³/dia, que sai da Bolívia e vai até o City Gate de Cuiabá [local onde a Companhia Mato-Grossense de Gás recebe o gás vindo da Bolívia], onde existe uma usina termelétrica – a UTE Mário Covas, com capacidade de 400 MW", disse Santos Jr.

Praticamente todo o gás que chega por esse ramal tem como finalidade abastecer a termelétrica, comprada em 2015 pelo grupo J&F e hoje em estado de hibernação, por conta de complicações judiciais.

A ideia do grupo do RCGI é que o gás natural chegue a Cuiabá pelo gasoduto, passe por processo de liquefação no City Gate e, de lá, siga por via rodoviária para os pontos escolhidos nas cinco grandes regiões do estado. Para ser consumido, o gás deve ser regaseificado.

“Essa regaseificação poderia acontecer tanto nos pontos centrais das cinco mesorregiões quanto diretamente nos estabelecimentos consumidores do gás”, disse Santos Jr.

Para estimar o potencial de substituição do uso do GNL em Mato Grosso, a equipe analisou o balanço energético do estado divulgado pela Secretaria de Planejamento.

“Hoje, aproximadamente 60% do combustível consumido no Mato Grosso é derivado do petróleo, adquirido de outras regiões produtoras. O fato de o estado ter uma relevante fronteira com a Bolívia, país com umas das maiores reservas de gás da América do Sul, e de já haver um gasoduto construído até a sua capital representa uma vantagem logística para o aumento local do consumo de gás natural. Lembrando que, além das prerrogativas logísticas, o GNL tem vantagens ambientais frente aos demais combustíveis fósseis”, disse Santos.

Mais informações: www.rcgi.poli.usp.br.

Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

tecnologia

Traçar o cenário da inovação no Estado de São Paulo, tendo como base o registro de patentes, é a meta de um conjunto de estudos que serão realizados nos próximos cinco anos pela FAPESP e pelo Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI), no âmbito de um acordo firmado entre as duas instituições no dia 9 de maio.

A parceria surgiu por iniciativa da Gerência de Estudos e Indicadores da FAPESP, criada em 2017 e vinculada à presidência do Conselho Técnico-Administrativo (CTA). Entre as atribuições Gerência está a organização de um banco de dados atualizado e padronizado que contemple as principais informações necessárias à formulação sistemática dos indicadores de ciência, tecnologia e inovação para o Estado de São Paulo.

“O acordo é muito importante para a FAPESP e para o INPI, mas também para todas as instituições de ciência e tecnologia de São Paulo. Melhores indicadores permitem formular melhores políticas e compreender como tem evoluído nosso sistema de inovação. Sem métricas e sem indicadores não sabemos de fato para onde estamos indo. Com certeza este acordo permite ir além do que já temos feito com o INPI, em benefício de todos”, disse Carlos Américo Pacheco, diretor-presidente do CTA da Fundação.

A divulgação de indicadores da produção científica e tecnológica do Estado é parte das atribuições da FAPESP. Entre 1998 e 2010, a Fundação publicou quatro livros sobre o tema, que desde então passaram a ser divulgados em boletins e em seções especializadas da revista Pesquisa FAPESP.

Os estudos que serão realizados em parceria com o INPI devem trazer dados ainda mais detalhados, auxiliando a identificar os impactos reais ou potenciais das atividades científicas e tecnológicas realizadas em São Paulo sobre a sociedade e a economia.

“O número de pedidos de patentes é um dos principais componentes dos indicadores de resultados da atividade científica e tecnológica. Por isso buscamos a parceria com o INPI, instituição responsável pelo registro de patentes no Brasil”, explicou Sinésio Pires Ferreira, gerente de Estudos e Indicadores da FAPESP.

Como explicou Ferreira, os dados levantados serão usados exclusivamente para fins estatísticos. Nenhuma informação individualizada será passível de acesso por terceiros.

Escopo dos estudos

O primeiro estudo previsto no acordo, a ser realizado no próximo ano, pretende descobrir com quem certas instituições a serem selecionadas, como as universidades públicas, se associam para gerar inovações protegidas por patentes.

As parcerias firmadas para a geração de patentes serão ainda tema de outro estudo, que terá como foco as empresas apoiadas pelo Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE). O objetivo, nesse caso, é conhecer a dinâmica patentária dessas empresas em comparação a outras não beneficiárias do programa a serem selecionadas.

“De certo modo, queremos medir os efeitos do apoio da FAPESP a essas pequenas empresas no que diz respeito à produção de patentes. Nesse caso, haverá uma troca de informações entre a Fundação e o INPI. Faremos um levantamento por setor de atividade, por porte da empresa e por alguns outros critérios”, disse Ferreira.

Apenas analisar as patentes, no entanto, não é suficiente para traçar um quadro mais amplo do ambiente de inovação do Estado. O depósito de uma patente muitas vezes só foi possível porque estudos preliminares foram realizados pelo próprio inventor ou por outros pesquisadores, que nem sempre registram suas invenções. Por esse motivo, um terceiro estudo pretende verificar as citações contidas nas patentes, como artigos científicos e outros dados semelhantes.

“Queremos criar uma metodologia para tentar identificar quem são os autores e quais as instituições que, mesmo não gerando patentes, dão base para que outros inovem. Teremos, dessa forma, uma noção melhor do impacto da produção científica”, disse Ferreira.

O último estudo a ser conduzido por meio da parceria entre FAPESP e INPI pretende identificar eventuais distorções de interpretação dos registros das patentes. Ensaios preliminares indicam que várias pessoas físicas que registraram pedidos de patentes são dirigentes de empresa. Esses registros, portanto, assemelham-se mais aos oriundos de pessoas jurídicas do que aos gerados por inventores individuais. Os resultados contribuirão para aprimorar a interpretação dessas informações e traçar um quadro mais preciso da produção de inovação por empresas.

Segundo Ferreira, os estudos devem trazer novas perspectivas, identificar problemas e proporcionar uma melhor interpretação dos indicadores de ciência, tecnologia e inovação no Estado de São Paulo, dando base para aprimorar a gestão dos recursos.

André Julião
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

Manejo Matte

A Embrapa Florestas (PR) acaba de lançar o Manejo Matte, aplicativo para tablets e celulares que auxilia a realizar diagnósticos em ervais plantados e sugerir melhorias no manejo. Disponível para dispositivos com sistema operacional Android, a tecnologia é de fácil operação. O produtor escolhe um talhão do erval e responde a perguntas objetivas e o programa gera um diagnóstico e indica soluções para melhorar o potencial produtivo da cultura.

A base de análise do aplicativo é o Sistema Erva 20, um conjunto de práticas em ervais plantados que visam ao aumento da eficiência e sustentabilidade do cultivo de erva-mate. A adoção de melhorias no sistema de produção é capaz de incrementar a produtividade e aumentar a qualidade dos plantios por meio de boas práticas do dia a dia como plantio, poda, adubação, controle de plantas daninhas, renovação do erval entre outras.

“O Manejo-Matte vem, justamente, como um apoio ao produtor rural para melhorar o seu sistema de produção”, explica o engenheiro-agrônomo e analista da Embrapa Florestas (PR) Ives Goulart, que coordena o projeto “Disponibilização e inserção de tecnologias do Sistema Erva 20”. Esse sistema foi concebido a partir da organização de tecnologias e práticas de manejo desenvolvidas pela Embrapa Florestas e parceiros durante os últimos 30 anos.

Como funciona o aplicativo

AppMateO produtor responde a 40 questões sobre seu erval, subdivididas em seis tópicos. Para cada questão, há respostas de múltipla escolha, como, por exemplo: “Características das folhas das mudas: folhas descoloridas ou com muitos danos devido a pragas e doenças / mudas com folhas descoloridas, possivelmente por deficiência de nutrientes / mudas com folhas sadias...”

Ao terminar a análise, o aplicativo gera um gráfico de fácil visualização e interpretação, e um relatório, que apontam como está o manejo do erval. O relatório traz, para cada tópico, informações e orientações de como proceder, de acordo com o Sistema Erva 20. Dessa forma, o produtor consegue identificar gargalos e pontos a melhorar dentro dos seis tópicos, e também já recebe imediatamente a orientação sobre como adequar e melhorar a forma de conduzir seu erval.

O diagnóstico pode ser baixado, compartilhado ou enviado por e-mail a partir do próprio aplicativo. Com o diagnóstico, o produtor também acessa o link para o Manual do Sistema Erva 20, com mais informações e orientações técnicas. “Ou seja, procuramos desenvolver uma ferramenta efetiva em apontar erros e já mostrar as soluções possíveis”, relata Goulart.

Com a orientação adequada e uso das tecnologias corretas, é possível fazer novos diagnósticos e acompanhar a evolução do erval com a adoção das medidas orientadas pelo Erva 20.

Temas analisados

O Manejo Matte organiza o questionário em seis grupos:

- qualidade de mudas;
- implantação do erval;
- manejo e condução;
- pragas e doenças;
- condições do erval e
- colheita.

Erva com pouca tecnologia

O agronegócio ervateiro é uma atividade de grande importância ambiental e socioeconômica no Sul do Brasil, com relevância econômica para muitos municípios, especialmente como fonte de emprego e renda no meio rural. Entretanto, os sistemas de produção de erva-mate no Brasil têm pouco aporte tecnológico em comparação a outras culturas.

Mais tecnologias para o setor mateiro

Além do Manejo-Matte, os produtores de erva-mate já contam também com o Planin-Matte, que possibilita a análise econômica dos plantios de erva-mate considerando os diversos custos operacionais de implantação, manutenção, manejo e colheita do erval. Voltado ao produtor, o sistema controla fluxos de caixa e realiza avaliações segundo os critérios de análise econômico-financeira mais utilizados no agronegócio.

No segundo semestre, deve ser lançado o Ferti-Matte, que vai auxiliar profissionais de ciências agrárias a interpretar e recomendar a adubação de ervais plantados nas fases de plantio, formação de copa e produção.

“Temos observado que o desempenho dos ervais comerciais, de cerca de oito toneladas por hectare (ton/ha), está muito abaixo dos ervais experimentais, com produtividade média de 20 ton/ha, com alguns chegando a 35 ton/ha, dependendo do potencial produtivo do erval”, analisa Goulart. “Por conta desse imenso potencial de crescimento, há a necessidade de ferramentas de apoio ao produtor”, completa.

Levantamento de necessidades da cadeia produtiva

AppMateAo iniciar um diagnóstico, o usuário informa se está fazendo uma simulação ou um diagnóstico real. Por isso, o aplicativo serve tanto para quem está planejando ações futuras ou mesmo implantando um erval e quer simular condições, quanto para aqueles que querem trabalhar com ervais já existentes e busca melhorias.

Já para a Embrapa, as informações inseridas no aplicativo vão compor uma base de dados a ser utilizada para pesquisas e diagnósticos sobre as necessidades dos produtores rurais. “Esse tipo de informação pode tanto direcionar ações de pesquisa como identificar necessidades de capacitação de extensionistas

e produtores rurais”, explica Joel Penteado Júnior, economista da Embrapa. “Se identificamos que, em uma determinada região, muitos usuários estão com problemas de manejo e condução, por exemplo, podemos, com a extensão rural, realizar um trabalho mais pontual e efetivo”, completa.

A erva-mate na agricultura digital

“Qualquer cadeia de produção agrícola que não estiver digitalizada está fora do mercado.” Com essa afirmação, o diretor da Inovamate Agrotecnologia, Helinton Lugarini, atesta a importância da agricultura digital.

Almejando esse nicho de mercado, há cerca de um ano e meio a empresa lançou o DataMatte - aplicativo para gestão, controle e rastreabilidade de erva-mate, presente hoje em mais de mil áreas de cultivo no Paraná, Santa Catarina, Rio Grande do Sul e na Argentina.

A validação do sistema da erva-mate foi tão positivo que hoje está servindo de base para novos produtos lançados pela startup em diversas novas culturas como café, farinha, peixes, queijo e tabaco.

“Produtores preocupados com boas práticas agrícolas (BPA) não têm como não usar ferramentas digitais”, acredita Lugarini. O diretor afirma ainda que a inovação de base tecnológica no campo é uma questão importante para a sucessão familiar no mundo rural. “Os filhos só permanecerão no campo se tiverem acesso a tecnologias e sistemas de apoio à gestão, para que possam produzir mais e melhor, e principalmente, ganhar mais”, analisa.

Katia Pichelli (MTb 3.594/PR)
Embrapa Florestas

Técnica desenvolvida na USP

Um método otimizado para o tratamento de tumores baseado no uso do calor produzido pela luz (fototermia) foi desenvolvido por pesquisadores do Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia (GNano) do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP).

A técnica consiste em usar nanocápsulas feitas com membranas obtidas de células cancerosas para transportar antitumorais e materiais fotoativos (ativados pela luz) em escala nanométrica (da bilionésima parte do metro) até um tumor. Ao serem irradiadas por luz infravermelha, as nanocápsulas de membrana se rompem e liberam o material presente em seu interior. O calor gerado pela luz promove o aquecimento do material fotoativo, induzindo a morte das células tumorais por hipertermia.

O trabalho foi desenvolvido durante o doutorado de Valéria Spolon Marangoni, bolsista da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). Resultados da aplicação do método no tratamento de câncer de bexiga em animais foram apresentados durante o Simpósio de Pesquisa e Inovação em Materiais Funcionais, promovido pelo Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) nos dias 23 e 24 maio na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

O CDMF é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) apoiado pela FAPESP.

“Desenvolvemos um nanocarreador que pode ser um potencial candidato para melhorar o transporte, a liberação e a ativação de fármacos usados no tratamento do câncer por fototermia”, disse Valtencir Zucolotto, professor do IFSC-USP e orientador da pesquisa, durante o evento.

O novo sistema foi desenvolvido a partir de nanopartículas feitas de materiais chamados de teranósticos – com aplicações simultâneas em terapia e em diagnóstico – desenvolvidos pelos pesquisadores nos últimos anos.

Ao serem colocadas no sistema circulatório, essas nanopartículas tendem a migrar e a se incorporar a células tumorais. Sua localização no organismo pode ser mapeada por meio de tomografia, ressonância magnética ou de espectroscopia fotoacústica, por exemplo.

Uma vez visualizadas, é possível promover o aquecimento das nanopartículas por magneto – se possuírem um núcleo magnético, como a magnetita, por exemplo – ou por fototermia, a fim de promover a morte das células tumorais a que estão incorporadas por hipertermia.

“Ao serem irradiadas por luz infravermelha, nanopartículas de óxido de grafeno incubadas em células Hela [tipo de célula ‘imortal’, que pode ser cultivada em laboratório indefinidamente], por exemplo, promovem um aquecimento de oito a 12 graus nessas células, induzindo-as à morte”, disse Zucolotto.

Nanobastões de ouro

Além do grafeno, os pesquisadores têm usado ouro para criar as nanopartículas teranósticas nas formas de estrelas e de bastões. Com esses formatos, explicaram, o nanomaterial se torna capaz de absorver luz no infravermelho e promover aquecimento.

As nanopartículas de ouro com forma esférica, apesar de serem muito boas para aplicação em sistemas de entrega de fármacos [drug delivery], só absorvem luz na região visível do espectro eletromagnético. “Isso impede o uso em fototermia, pois a luz visível não atravessa os tecidos como a luz infravermelha”, comparou Zucolotto.

Nos últimos anos, porém, engenheiros de materiais descobriram que ao “esticar” um pouco nanopartículas esféricas de ouro elas ganhavam a forma de bastões, o que lhes confere um modo vibracional eletrônico longitudinal que permite a absorção de luz no espectro infravermelho.

Com base nessa descoberta, os pesquisadores do IFSC-USP começaram a produzir nanobastões de ouro e testá-los no tratamento de alguns tipos de câncer por fototermia.

Para transportar esses compostos para as células alvos foram desenvolvidas nanocápsulas feitas de membranas celulares cultivadas em laboratório, obtidas de linhagens de tumor de pulmão, por exemplo.

Hoje, a maioria das nanocápsulas para carrear fármacos e moléculas pelo organismo e entregá-los em regiões específicas ou dentro de células são fabricadas a partir de lipídeos e polímeros.

Segundo Zucolotto, a entrega dos compostos por meio de nanocápsulas feitas com membranas de células é mais eficiente por serem constituídas do mesmo material das células-alvo.

“Como as nanocápsulas de membrana celular têm composição muito parecida com as de células tumorais, com proteínas como as galectinas, o reconhecimento e a adesão entre elas é facilitado. Isso permite que as nanocápsulas tenham uma interação maior com as células-alvo e consigam entregar com mais eficiência o material que carregam”, disse.

Por meio de melhorias na técnica de obtenção dessas nanocápsulas, os pesquisadores têm conseguido colocar uma maior quantidade de nanobastões de ouro e de antitumorais em seu interior.

Em um estudo recente, publicado na revista Applied Bio Materials, eles usaram nanobastões de ouro e o quimioterápico betalapaxona, envoltos em nanocápsulas de membrana celular, para tratar tumores de bexiga induzidos em camundongos.

Os resultados dos experimentos, feitos em colaboração com o professor Wagner José Fávaro, do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), mostraram que as nanocápsulas se ligaram aos tumores. Ao serem irradiadas com luz infravermelha uma única vez, por dois minutos, as cápsulas de membrana se romperam e liberaram os nanobastões de ouro e a betalapaxona entre dez e 20 minutos depois de iniciado o processo.

As análises dos tecidos também revelaram que nenhum dos tumores na bexiga dos animais cresceu e alguns até regrediram.

“Constatamos que esse método de tratamento promoveu a destruição das células cancerosas por fototermia e por quimioterapia de foma sinérgica”, disse Zucolloto.

O artigo Photothermia and activated drug release of natural cell membrane coated plasmonic gold nanorods and β-Lapachone (DOI: 10.1021/acsabm.8b00603), de Valeria S. Marangoni, Juliana Cancino Bernardi, Ianny B. Reis, Wagner J. Fávaro e Valtencir Zucolotto, pode ser lido na revista Applied Bio Materials em https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsabm.8b00603.

Elton Alisson, de São Carlos
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

doenças oculares

Um aparelho portátil ligado a um smartphone faz imagens precisas da retina, permitindo detectar doenças do fundo do olho a um custo bem mais baixo do que os métodos convencionais. Criado pela Phelcom Technologies, o Eyer tem ainda a vantagem de possibilitar o diagnóstico por telemedicina, a quilômetros de um médico oftalmologista.

A empresa recebeu apoio do programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE) da FAPESP pela primeira vez em 2016, para desenvolvimento e validação de um protótipo. Recentemente, teve aprovado projeto de comercialização e fabricação do produto no âmbito do Programa PIPE/PAPPE, resultado de parceria da FAPESP com a Financiadora de Estudos e Projetos (Finep) (leia mais em: agencia.fapesp.br/30590).

Além disso, a Phelcom é incubada na Eretz.bio, do Hospital Israelita Albert Einstein, um dos investidores. Em março, começou a operar sua fábrica em São Carlos, depois de conseguir as certificações do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro) e da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa).

Atualmente, são produzidas 30 unidades do Eyer por mês, número que deve chegar a 100 até o fim do ano. O dispositivo já sai da fábrica acoplado a um smartphone de última geração e custa cerca de US$ 5 mil. O aparelho convencional mais usado hoje precisa ser ligado a um computador e custa em média R$ 120 mil.

Na frente da câmera do celular, fica um conjunto óptico projetado para iluminação e imageamento da retina. Quando as imagens são produzidas, o aplicativo que opera o aparelho as envia pela internet para um sistema web – chamado Eyer Cloud – que permite armazenar e gerenciar os exames dos pacientes.

Caso não haja acesso a wi-fi ou rede 3G ou 4G no momento do exame, as imagens ficam salvas no aparelho e são enviadas para a nuvem assim que houver conexão com a internet.

“Houve um esforço grande na área de óptica. Um dos desafios foi fazer uma versão portátil de um equipamento que normalmente é bem grande. Outro foi habilitar a operação não midriática, permitindo capturar exames de retina de qualidade sem a necessidade de dilatação da pupila do paciente”, disse José Augusto Stuchi, CEO da empresa à Agência FAPESP.

Não por acaso, o nome da empresa é um acrônimo em inglês das três áreas: física, eletrônica e computação (physics, electronics e computing). Os outros sócios fundadores da Phelcom são Flávio Pascoal Vieira, diretor operacional (COO, na sigla em inglês), e Diego Lencione, diretor técnico (CTO). Os três se conheceram no Departamento de Pesquisa e Desenvolvimento da empresa Opto Eletrônica, em 2008, e se aproximaram durante o mestrado na Universidade de São Paulo (USP), em São Carlos.

O Eyer Cloud é uma inovação da equipe que vem se destacando por armazenar todas as informações adquiridas nos exames e organizar em um banco de dados. Os equipamentos atuais são, na maior parte, off-line, operando junto a um computador que salva as informações em um disco rígido.

O usuário do Eyer, por sua vez, deve criar uma conta, como a de e-mail ou de rede social, na qual são salvas automaticamente as imagens adquiridas pelo dispositivo.

“Tivemos de garantir a segurança dessas informações e um meio de subi-las rapidamente para a nuvem, para que se pudesse fazer a imagem em um lugar e ela já aparecer on-line”, explicou Stuchi.

Esse último fator é essencial para realizar a chamada telemedicina. O Eyer permite que um técnico treinado ou um médico generalista possa fazer as imagens, enquanto um oftalmologista especializado em retina as analisa e emite um laudo de outro lugar.

A empresa atualmente realiza parcerias com médicos oftalmologistas para a emissão de laudos da retina. Enviadas as imagens, o médico parceiro emite o parecer no próprio sistema. O pagamento se dá por meio de planos mensais. A depender da quantidade de laudos emitidos, cada um custará entre US$ 5 e US$ 10.

Inteligência artificial

Além de representarem um novo serviço, os laudos emitidos alimentam um banco de dados que pode ser usado para “ensinar” o computador a identificar padrões associados às principais doenças que afetam a retina, principalmente a retinopatia diabética.

Atualmente, a empresa tem mais de 10 mil retinas fotografadas e projeta ter, em pouco tempo, o maior banco de dados do gênero do mundo. Só para o próximo ano, os sócios projetam ter 50 mil pacientes examinados.

No ano passado, a Food and Drug Administration, agência que regula a venda de medicamentos, alimentos e equipamentos médicos nos Estados Unidos, aprovou pela primeira vez um algoritmo para diagnóstico de uma doença. A empresa IDx conseguiu autorização para usar um algoritmo que detecta justamente a retinopatia diabética, maior causa de diminuição da visão e de cegueira entre adultos norte-americanos.

No Brasil, estima-se que 7,6% da população urbana entre 30 e 69 anos tenha diabetes e, destes, metade tenha retinopatia diabética.

“O uso da inteligência artificial para diagnóstico ou para auxiliá-lo é uma tendência no mundo todo. Os computadores processam os dados, enquanto o médico atua na tomada de decisão”, disse Stuchi.

O empreendedor afirmou que o sistema da empresa tem atualmente precisão próxima de 80% para detectar retinopatia diabética, sem a necessidade de intervenção humana.

Com o aumento de sua base de dados, em breve essa taxa deverá chegar a 95% de precisão, quando a aplicação poderá começar a ser comercializada. O algoritmo norte-americano tem atualmente até 89,5% de chances de dar um diagnóstico correto.

“Com o apoio do PIPE, conseguimos contratar um time e manter o foco no projeto, deixando nossos empregos”, disse Stuchi.

Com projeções de colocar 150 Eyers no mercado brasileiro nos próximos 12 meses e obter R$ 3 milhões de faturamento, a ideia dos sócios agora é expandir as vendas para outros países da América Latina e depois para os Estados Unidos e a Europa.

Dispositivo vestível

A Phelcom Technologies também tem o apoio do PIPE para desenvolver outro produto inovador. Trata-se de um par de óculos que, quando colocado pelo paciente, faz o exame da retina e também mede a refração, principal exame oftalmológico realizado hoje.

O exame de refração define o grau de miopia, astigmatismo, hipermetropia e presbiopia (“vista cansada”), define se o paciente precisa de óculos e determina o grau necessário.

“Demoramos três anos do desenvolvimento à comercialização do nosso primeiro produto, o Eyer. Agora queremos fazer em menos tempo. Por isso, a ideia é criar pequenos módulos que possam ser acoplados ao Eyer ou a uma versão aprimorada dele. O ideal é que tenhamos, em alguns anos, óculos que façam de uma só vez a retinografia e meçam a refração e a pressão intraocular”, explicou Stuchi.

Agregar todos esses dispositivos em um par de óculos pode ainda eliminar ou tornar menos crítica a figura do operador do equipamento e padronizar os exames. Mesmo com o treinamento on-line realizado pela empresa para operar o Eyer, ainda há fatores subjetivos, como a forma de posicionar o aparelho, que podem gerar uma imagem melhor ou pior.

“Seguindo a tendência atual de dispositivos vestíveis, o próprio paciente faria o exame simplesmente colocando os óculos por alguns minutos”, disse.

Além do PIPE, a empresa credita seu desempenho à Eretz.bio, que, além de recursos, oferece mentoria em negócios e disponibiliza a estrutura do Hospital Albert Einstein para validação clínica dos aparelhos, e à Supera, incubadora de empresas de base tecnológica que funciona no Supera Parque, em Ribeirão Preto.

O parque tecnológico possui laboratórios de certificação para a indústria médica, fundamentais para o desenvolvimento do Eyer. Além dos suportes técnico e jurídico, a incubadora foi fundamental no direcionamento do produto para o mercado.

Novas tecnologias para a saúde

Com graduação e mestrado pela Escola de Engenharia de São Carlos da USP e atualmente fazendo doutorado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Stuchi foi um dos empreendedores apoiados pelo PIPE que apresentaram projetos no Painel FAPESP – Pesquisa Inovativa em equipamentos médicos-hospitalares – Oportunidades e Desafios, realizado no dia 23 de maio, como parte da programação da Hospitalar, um dos maiores eventos da cadeia médica das Américas.

Participaram também do Painel FAPESP Paulo Gurgel Pinheiro, fundador da Hoobox Robotics, que desenvolveu uma tecnologia de reconhecimento facial para monitorar comportamentos humanos, usada para mover cadeiras de roda eletrônicas com expressões faciais e monitorar pacientes em unidades de terapia intensiva (UTIs), entre outras aplicações (leia mais em: www.agencia.fapesp.br/29630/).

A outra empresa participante da seção foi a Brain4Care, criadora de um dispositivo não invasivo que mede a pressão intracraniana, auxiliando no diagnóstico e no monitoramento de uma série de condições médicas.

A empresa tem entre seus fundadores Sérgio Mascarenhas, professor emérito da USP, e Gustavo Frigieri, presente no evento, que teve seu primeiro apoio PIPE aprovado ainda em 2008 (leia mais em: www.pesquisaparainovacao.fapesp.br/5).

“As três empresas têm uma atitude de olhar para o Brasil e também para o mundo. Para elas, ocupar espaço no mercado brasileiro é um meio para chegar a outros países, e não um fim. É o tipo de empresa que gostamos de selecionar no programa PIPE. Aqui mostramos três, mas há mais de mil empresas que já apoiamos, todas trabalhando no mundo inteiro”, disse Carlos Henrique de Brito Cruz, diretor científico da FAPESP, durante o evento.

André Julião
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.