Química de bolso: medidor de glicose vira laboratório portátil de exames

Medidores de glicose não são mais apenas para os diabéticos.

Químicos da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, desenvolveram uma nova técnica que permite que eles sejam usados para analisar inúmeras moléculas no sangue, no soro, na água ou nos alimentos.

A descoberta, que cria uma forma simples, portátil e barata de fazer inúmeros exames, foi publicada na revista Nature Chemistry.

Medidor de glicose

Um medidor de glicose, ou glicosímetro, é um dos poucos equipamentos amplamente disponíveis capazes de detectar quantitativamente moléculas-alvo em uma solução.

Sua única limitação é que o aparelho é fabricado com vistas a uma única substância química: a glicose.

Para usar os glicosímetros para detectar outras moléculas, os pesquisadores usaram uma série de sensores moleculares, chamados sensores funcionais de DNA.

Os sensores funcionais de DNA usam pequenos segmentos de DNA, que se ligam a alvos específicos. Uma série de DNAs e RNAs funcionais já estão disponíveis para reconhecer uma grande variedade de alvos.

Eles têm sido usados em laboratório em conjunto com equipamentos complexos e mais caros, mas os pesquisadores desenvolveram uma forma de usá-los com os medidores de glicose portáteis.

"Qualquer um poderá usá-los para uma ampla gama de detecções em casa ou no campo, para qualquer coisa que desejem, como metabólitos vitais para uma vida saudável, contaminantes na água potável ou nos alimentos, ou marcadores de doenças em potencial," disse o Dr. Yi Lu, um dos autores da pesquisa.

Medidor múltiplo

Os pesquisadores demonstraram o uso do glicosímetro adaptado para os sensores de DNA para detectar cocaína, o marcador de doença interferon, a adenosina e urânio.

Mas a técnica poderá ser usada para detectar qualquer tipo de molécula à qual um DNA ou RNA funcional possa se ligar.

A seguir, os pesquisadores planejam para simplificar ainda mais o seu método, que agora exige que o usuário primeiro aplique a amostra ao sensor de DNA funcional e, em seguida, ao medidor de glicose.

Fonte: Redação do Diário da Saúde

Os desafios para construir uma indústria farmacêutica brasileira

A grande dependência brasileira por importação de insumos, que são a base para a fabricação de fármacos e medicamentos, a formação de recursos humanos insuficiente em quantidade e qualidade, e a aquisição de laboratórios nacionais por empresas estrangeiras.

Estes são os principais desafios para o setor farmacêutico no Brasil, segundo pesquisadores que participaram da Reunião Anual da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), em Goiânia.

Participaram da mesa redonda o diretor do laboratório da Fundação Oswaldo Cruz, o Farmanguinhos, Hayne Felipe da Silva, e o professor da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Eliezer Barreiro, pesquisador com 14 pedidos de patente, e uma patente concedida via Tratado de Cooperação em Patentes (PCT).

Barreiro coordena o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Fármacos e Medicamentos (INCT Inofar).

Farmacêuticos

Ao abrir o evento, a professora e pesquisadora da UFG, Eliana Martins Lima, apontou o problema da formação dos farmacêuticos atualmente.

"Ainda que tivéssemos alguma parcela dos insumos, não temos farmacêuticos que sabem formular medicamento", disse.

Segundo ela, na formação dos farmacêuticos industriais hoje, o foco para os aspectos tecnológicos tem sido cada vez mais reduzido. "A formação desse profissional é mais curta, menos completa do que deveria ser", acrescentou.

Para ela, a qualificação de pessoal talvez seja um dos principais gargalos.

Importação de fármacos

O professor Eliezer Barreiro chamou a atenção para as importações brasileiras dos países asiáticos, em especial Índia, China e Coreia.

"Precisamos inverter o que eu chamo de caminho das Índias dos fármacos, corrigindo nossa dependência", afirmou Barreiro. "Devemos convocar a competência das universidades para dar essa contribuição."

O Brasil tem importado medicamentos prontos, além de fármacos, que são o princípio ativo de um medicamento, e adjuvantes, substâncias farmacologicamente inativas usadas como veículo para o princípio ativo.

Segundo o pesquisador, o mercado farmacêutico em 2010 ficou em US$ 850 bilhões. A indústria diz que investe cerca de 10% de seu faturamento em atividades de pesquisa e desenvolvimento, ou seja, seriam US$ 85 bilhões no ano passado direcionados para essas atividades.

"Esse investimento rendeu apenas 21 entidades químicas novas. Há 15 anos, este número era muito maior", contou. Em 1996, por exemplo, foram obtidas 53 novas entidades moleculares.

Empresas farmacêuticas pesquisam menos e descobrem menos medicamentos novos

Faz-de-conta da inovação

Barreiro lembrou ainda que a indústria farmacêutica nacional não investe em projetos de risco e faz muito mais inovação incremental do que radical. Ele se diz um crítico da afirmação de que a indústria nacional está inovando.

"Criou-se no Brasil um faz-de-conta no qual estaríamos interessados em inovação radical, mas se um ator não está na mesa, no caso, as empresas, o setor avança com atrofia", apontou.

O pesquisador ressaltou que as empresas nacionais são de base familiar, avessas a correr os riscos dos processos de inovação que geram produtos de maior valor agregado. Essas companhias também têm dificuldades para internalizar novas tecnologias. "Como não emprega doutores, não tem qualificação científica e tecnológica para correr os riscos do desenvolvimento tecnológico", afirmou.

Laboratórios de escalonamento

Ele defendeu que o Brasil amplie a formação de recursos humanos, para ter mais profissionais, e que estes sejam mais bem formados.

Comentou que o país precisa também de laboratórios de escalonamento para fazer inovação radical e incremental. Esse tipo de laboratório faz testes em escala piloto, ampliando a produção feita na bancada dos laboratórios para escalas mais próximas da produção comercial.

"Capacitação para inovar em fármacos exige mais do que investimento e parceria universidade-empresa, parcerias público-privado e com o governo. Exige pessoal qualificado, ações articuladas, integradas, vontade política e coragem empresarial", comentou.

Área estratégica

Hayne Felipe da Silva, da Fiocruz, destacou que fármacos e medicamentos são áreas estratégicas na política industrial atual e biotecnologia é área de futuro.

Ressaltou iniciativas do governo como o Profarma, do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES), que financia projetos de inovação das empresas, as parcerias entre laboratórios públicos e empresas privadas para produção de medicamentos de interesse do Sistema único de Saúde (SUS), e a legislação que dá preferência a produtos desenvolvidos no Brasil no caso de compras públicas.

Ele defendeu a manutenção de uma política industrial com foco em saúde.

Ele também identificou como desafios o fortalecimento da regulação sanitária, pois hoje os produtos importados entram no País sem maiores exigências em termos de qualidade. Também destacou a isonomia tributária, a ampliação dos investimentos em C&T&I e em educação, e o uso do poder de compra do Estado. Também citou, como gargalo, a falta de locais capacitados para fazer ensaios clínicos e pré-clínicos.

Desnacionalização

Outro fator preocupante é um eventual processo de desnacionalização, que poderá se ampliar em virtude do potencial do mercado brasileiro.

De acordo com Eliezer Barreiro, da UFRJ, o Brasil ocupa o 10º lugar no mercado, movimentando US$ 15,7 bilhões - 88,2% do mercado nacional correspondem à venda de genéricos.

"A indústria de genéricos é a menina dos olhos, o mercado acena com crescimento na casa dos dois dígitos, e estamos muito próximos de um processo de desnacionalização", apontou Silva, do Farmanguinhos, se referindo às recentes compras de laboratórios nacionais por empresas estrangeiras.

Os pesquisadores lembraram ainda que a estratégia de P&D das grandes empresas farmacêuticas, hoje, é investir na parceria ou aquisição de pequenas companhias, geralmente spin offs de laboratórios de pesquisa de universidades e institutos.

Segundo Barreiro, após o fim da validade da patente do remédio Liptor, por exemplo, a Pfizer fechou um laboratório de pesquisa na Inglaterra que empregava 3 mil PhDs, mostrando a tendência de fazer inovação em parceria ou extramuro.

Fonte: SBPC

Robô esférico navega dentro de reator nuclear

Engenheiros do MIT projetaram um robô capaz de navegar pelos "intestinos" de um reator nuclear, monitorando seu funcionamento e detectando qualquer ameaça de vazamento radioativo.

Corrosão em dutos e canos

Um reator nuclear para geração de eletricidade é tipicamente uma máquina a vapor, onde o vapor, produzido pelo calor liberado pela fissão nuclear, é usado para movimentar um gerador elétrico.

Isso significa uma enorme quilometragem de tubos e canos, muitos deles subterrâneos ou embutidos dentro das estruturas de concreto.

E tubos metálicos em contato constante com água, sujeitos a altas pressões, ao calor constante e, eventualmente, a produtos agressivos, representam um prato cheio para a corrosão.

Hoje, os técnicos usam métodos indiretos para monitorar a corrosão: um gradiente de tensão é capaz de determinar qualquer sinal de corrosão ao longo de um tubo. Quando esse sinal é detectado, ondas ultra-sônicas são usadas para medir o tamanho da ameaça.

Robô esférico

Harry Asada e seus colegas acreditam ter uma ideia melhor: usar pequenas esferas robóticas, capazes de navegar e monitorar continuamente os dutos de dentro para fora.

Esses robôs esféricos, pouco maiores do que uma bola de tênis de mesa, serão equipados com câmeras, transmitindo imagens em tempo real, viabilizando um monitoramento visual contínuo.

À primeira vista, o robô esférico se parece mais com uma bola de canhão, sem qualquer mecanismo externo aparente. Segundo Asada, os sistemas de propulsão normalmente usados em veículos autônomos subaquáticos poderiam apenas piorar a situação, criando o risco de que o robô ficasse preso dentro das tubulações.

"Você teria que desligar a usina apenas para retirar o robô", disse ele. "Então nós fizemos nosso projeto absolutamente à prova de falhas."

Propulsão líquida

O objetivo é usar ao máximo o próprio fluxo de água e vapor dentro das tubulações.

Mas o robô não é totalmente passivo: os cientistas criaram uma rede de tubulações dentro do corpo do robô, por onde microbombas podem criar um fluxo de água direcional, que funciona como sistema de propulsão.

Uma válvula especial permite mudar a direção de um fluxo - de água ou de vapor - com uma pequena alteração na pressão. Esse fluxo é redirecionado de forma bastante precisa por uma rede de válvulas em formato de Y, construída dentro do corpo do robô por uma técnica de impressão 3D.

Dependendo da direção que o robô deve nadar, os pesquisadores podem fechar vários canais para disparar a água através de uma válvula específica. Essa água, saindo em alta pressão, movimenta o robô na direção oposta.

O grupo agora está trabalhando no sistema de transmissão sem fios das imagens captadas pela câmera do robô, usando uma óptica a laser, capaz de transmitir dados a uma distância de até 100 metros.

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica

Cristais fotônicos 3D têm propriedades ópticas e eletrônicas

Em um avanço que poderá abrir novos caminhos para as células solares, lasers, metamateriais e vários outros campos, pesquisadores da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, demonstraram o primeiro cristal fotônico 3D ativo tanto óptica quanto eletronicamente.

"Nós descobrimos uma forma de mudar a estrutura tridimensional de um material semicondutor bem conhecido para criar novas propriedades ópticas, mantendo as suas propriedades elétricas," disse Paul Braun, que liderou a pesquisa.

Cristais fotônicos são materiais que podem controlar ou manipular a luz de formas totalmente inesperadas, graças à sua singular estrutura física.

Eles podem induzir fenômenos incomuns e afetar o comportamento dos fótons de formas impossíveis de se fazer com os materiais e dispositivos ópticos tradicionais.

É por isso que os cristais fotônicos são os materiais preferidos para o estudo de lasers, energia solar, LEDs, metamateriais e muito mais.

Óptico e eletrônico

Tentativas anteriores de construir cristais fotônicos 3-D resultaram em dispositivos que são ativos apenas opticamente, isto é, eles podem direcionar a luz, mas não eletronicamente ativos, de modo que não conseguem converter energia elétrica em luz ou vice-versa.

O cristal fotônico criado agora é uma estrutura tridimensional que conserva as duas propriedades.

"Com a nossa abordagem para a fabricação de cristais fotônicos, há um grande potencial para otimizar as propriedades eletrônicas e ópticas simultaneamente," disse Erik Nelson, coautor da pesquisa. "Isso nos dá a oportunidade de controlar a luz de formas muito originais, na forma como ela é emitida, como é absorvida e como se propaga."

Cristal fotônico 3-D

Para criar um cristal fotônico 3-D que é tanto eletronicamente quanto opticamente ativo, os pesquisadores começaram com pequenas esferas, empacotadas juntas dentro de um molde.

A seguir, eles depositaram arseneto de gálio (GaAs), um semicondutor amplamente utilizado pela indústria, sobre o molde, preenchendo as lacunas entre as esferas.

A arseneto de gálio cresce como um único cristal, de baixo para cima (bottom-up), um processo chamado epitaxia.

A epitaxia, ou crescimento epitaxial, é usado na indústria para criar filmes planos, bidimensionais, de um único cristal semicondutor, mas o grupo desenvolveu uma maneira de aplicá-la a uma estrutura tridimensional complexa.

Quando o molde fica cheio, depois do crescimento do cristal de GaAs, os pesquisadores removem as esferas, deixando uma estrutura 3-D porosa de um único cristal semicondutor.

Finalmente, toda a estrutura é coberta com uma camada muito fina de um semicondutor com uma maior bandgap para melhorar o desempenho e prevenir a recombinação superficial.

Aplicações específicas

A abordagem epitaxial elimina muitos dos defeitos introduzidos por métodos de fabricação de cima para baixo (top-down), um caminho muito usado para a criação de estruturas fotônicas 3-D.

Outra vantagem é a facilidade de criação de estruturas heterogêneas em camadas. Por exemplo, uma camada de poços quânticos poderia ser introduzida no cristal fotônico, preenchendo parcialmente o modelo com GaAs e depois mudando rapidamente o fluxo de vapor para outro material.

Para testar a sua técnica, o grupo construiu um LED com o cristal fotônico 3-D, que se mostrou totalmente operacional e com potencial para se tornar mais eficiente do que os LEDs atuais.

Agora, o grupo está trabalhando para otimizar a estrutura para aplicações específicas.

O LED demonstra que o conceito produz dispositivos funcionais, mas, ajustando a estrutura ou usando outros materiais semicondutores, os pesquisadores podem melhorar a captura de comprimentos de onda específicos para células solares, para aplicações em metamateriais ou para lasers.

Fonte: Liz Ahlberg

Micropulmão artificial poderá ser implantado

Cientistas criaram um dispositivo em microescala que imita a estrutura de um pulmão.

O pequeno pulmão artificial permitirá que os médicos usem o ar comum para ventilar os pacientes, em vez do oxigênio puro.

Isso significa que o dispositivo, quando totalmente desenvolvido, poderá se tornar um pulmão artificial totalmente implantável, uma vez que ele dispensa os pesados e grandes cilindros de oxigênio.

Chip microfluídico

Joseph Potkay e seus colegas do Centro Médico Louis Stokes, nos Estados Unidos, usaram uma tecnologia chamada microfluídica, que usa minúsculos canais para lidar com fluidos, biológicos ou não.

Esta é a tecnologia que está na base de uma família de dispositivos miniaturizados conhecidos como biochips.

No micropulmão artificial, os canais são estreitados paulatinamente, replicando o sistema de artérias e capilares existentes em um pulmão real.

Uma membrana de troca de gases recobre todos os canais, de forma que o dispositivo reabasteça o sangue com oxigênio e retire o gás carbônico, dependendo da entrada utilizada - uma entrada recebe o sangue arterial e outro o sangue venoso.

Até o momento, a equipe testou o dispositivo com o sangue de animais.

Segundo Potkay, o microdispositivo se mostrou muito mais eficiente do que os pulmões artificiais atuais, que usam oxigênio puro - o que significa de três a cinco vezes mais oxigênio transferido para o sangue e dióxido de carbono retirado dele.

Implante artificial de pulmão

Embora o sistema de troca de gases seja sempre replicado nos pulmões artificiais, esta é a primeira vez que os cientistas conseguem replicar o sistema de microcanais e capilares em dimensões quase microscópicas, dispensando o oxigênio puro.

Outra grande vantagem do novo pulmão artificial é o seu tamanho, o que permitirá o barateamento dos custos desses equipamentos, que hoje são caros e restritos a poucos hospitais, assim como a futura construção de pulmões artificiais implantáveis, que funcionarão de forma parecida com um marca-passos.

O próximo passo da pesquisa é estabelecer as dimensões mínimas do sistema de microcanais para que o chip microfluídico possa suprir oxigênio suficiente para um ser humano adulto.

Pulmão artificial poderá acabar com fila de espera para transplantes

Fonte: Redação do Diário da Saúde

Tomateiro estressado produz super antioxidante

Uma equipe de cientistas da Universidade Politécnica da Valência, na Espanha, identificou um novo e potente antioxidante natural, que ocorre em tomateiros.

O novo antioxidante é uma substância fenólica que é sintetizada pela planta do tomate quando esta é submetida a um estresse biótico.

O composto era completamente desconhecido até agora.

A descoberta foi publicada na revista Environmental and Experimental Botany.

Super oxidante

Os pesquisadores apontam que o poder antioxidante do novo composto é 14 vezes maior do que, por exemplo, o resveratrol, o antioxidante mais conhecido, encontrado no vinho tinto, e capaz de retardar o envelhecimento celular.

Além disso, ele é 4,5 vezes mais potente do que a vitamina E e 10 vezes mais potente do que a vitamina C.

Além de descobrir e identificar a substância, os cientistas desenvolveram uma técnica barata e rápida para sua extração, e planejam licenciar a técnica para que o produto chegue ao mercado.

Estresse nas plantas

A equipe de pesquisadores explica que, quando uma planta é estimulada por um fator de estresse, ela reage ativando mecanismos que alteram os níveis de certos compostos.

"Muitos compostos fenólicos são produzidos pelas plantas em resposta ao estresse biótico ou abiótico. Esses compostos têm efeitos múltiplos, incluindo a atividade antioxidante," afirmou Vicente Conejero, diretor do grupo de pesquisa.

"Todos nós sabemos que a febre é um alarme associado a mecanismos de defesa em seres humanos. Bem, plantas doentes têm um alarme semelhante, que é a sintetização de uma série de compostos químicos.

"Um deles, até agora desconhecido, é o composto que descobrimos, que tem capacidades antioxidantes extraordinárias. Além disso, conseguimos sintetizá-lo em nosso laboratório," acrescentou.

Aplicações do super antioxidante

Esse novo super antioxidante poderá ter múltiplas aplicações.

Por exemplo, ele poderá ser usado na indústria, como conservante de alimentos para consumo humano e na ração animal, devido à sua ação como um retardador da oxidação lipídica.

Ele também é capaz de impedir alterações nos produtos, como ocorre quando os óleos e gorduras se tornam rançosos, o que diminui largamente a qualidade dos alimentos.

Outra opção é seu uso como um complemento aos alimentos funcionais.

Graças às suas propriedades benéficas à saúde, como auxiliar na prevenção de doenças coronárias e câncer, o composto deverá ter grandes aplicações na indústria farmacêutica.

Na indústria de cosméticos, o antioxidante do tomateiro estressado poderá ser usado em produtos para a pele, dadas suas propriedades relacionadas com a prevenção do envelhecimento.

Fonte: Redação do Diário da Saúde

Um ator inesperado na ação das vacinas: nosso próprio DNA

Cientistas descobriram um modo de ação inesperado para o alum, um adjuvante de vacinas.

Adjuvantes são substâncias farmacologicamente inativas usadas como veículo para o princípio ativo.

O alum, um sal de alumínio, é atualmente, de longe, o adjuvante mais utilizado em vacinas.

Mas Christophe Desmet (Universidade de Liège, Bélgica) e Ken Ishii (Universidade de Osaka, Japão) acabam de descobrir que a substância não é assim tão "inativa" quanto se acreditava.

Uma mãozinha do DNA

De fato, parece que, quando uma vacina contendo o alum é injetada no paciente, o contato com o adjuvante faz com que certas células do corpo liberem seu próprio DNA.

A presença desse DNA fora das células, um lugar onde ele não deveria estar em condições normais, age como um estimulante do sistema imunológico, aumentando fortemente a resposta à vacina.

Dezenas de milhões de doses do adjuvante alum são administradas a cada ano, e cada pessoa provavelmente já recebeu a substância pelo menos uma vez em sua vida.

Mas ninguém até hoje conhecia esse seu mecanismo de ação.

O trabalho foi publicado nesta semana na revista Nature Medicine.

Adjuvantes de vacinas

O alum foi desenvolvido de uma forma relativamente empírica.

Até agora simplesmente não se conhecia esse seu papel de auxílio ao sistema imunológico para responder às vacinas.

A descoberta dos pesquisadores belgas e japoneses, portanto, vai permitir uma melhor compreensão do porquê e de como as vacinas atuais funcionam e da sua capacidade de imunização.

Isso deverá ainda ajudar no desenvolvimento de novos adjuvantes para vacinas no futuro, já projetados sabendo-se que eles não são meros coadjuvantes.

Os mecanismos de resposta ao DNA, agora revelados, poderão também permitir o desenvolvimento de novos adjuvantes com atividade extremamente específica e eficaz.

A importância das vacinas

As vacinas constituem uma das armas mais eficazes da medicina moderna para evitar o surgimento de doenças infecciosas graves, como poliomielite, hepatite B, difteria e tétano.

A vacinação já permitiu a erradicação completa da varíola, responsável por dezenas de milhões de mortes.

E hoje há grandes esperanças na criação de vacinas contra outros grandes flagelos da humanidade, como a malária, o vírus da AIDS, e mesmo determinados tipos de câncer.

Esses avanços vão exigir progressos importantes em várias áreas, nomeadamente no profundo entendimento dos mecanismos da vacinação.

Por que as vacinas precisam de adjuvantes?

Uma vacina é um preparado que contém uma forma morta ou enfraquecida, ou determinados componentes, ou ainda um substituto sintético do agente infeccioso (vírus ou bactérias) responsável por uma doença.

Estimulando nosso sistema imunológico com esse "falso ataque", a vacina o prepara para se defender do agente infeccioso real.

Algumas preparações de agentes infecciosos são completadas por um adjuvante, por exemplo, se o composto por si só não consegue estimular suficientemente o sistema imunológico.

Os adjuvantes também aumentam o rendimento do antígeno, permitindo que sejam produzidas mais doses de vacinas com a mesma massa antigênica, e aumentam o período de contato do antígeno - a substância ativa da vacina - com o sistema imunológico.

Fonte: Redação do Diário da Saúde