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quarta-feira, 31 de maio de 2017


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Nanotecnologia aplicada ao combate da resistência bacteriana

Imagem: Mateus Borba Cardoso
Atualmente nos deparamos cada vez mais com perfis de resistência bacteriana a antibióticos, e a corrida por soluções está cada vez mais acelerada. Cientistas brasileiros do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM)  encontraram uma nova estratégia para combater as bactérias multirresistentes.
O trabalho publicado na revista Scientific Reports, do grupo Nature, trata sobre a síntese de um nanofármaco, usando um método de revestimento nanopartículas de prata e sílica porosa (potencialmente tóxicas para os microrganismos e também para as células humanas) com uma camada de antibiótico, no caso a ampicilina, em um arranjo específico, que tem uma explicação lógica. A ideia é que, por afinidade química, o nanorfámaco age apenas sobre os microrganismos patogênicos, sendo inerte ao organismo humano.
Segundo Mateus Borba Cardoso, um dos pesquisadores do CNPEM, o antibiótico é usado como uma espécie de isca, para levar a nanopartícula até a bactéria com uma grande quantidade do fármaco. “A ação combinada da droga com os íons de prata foi capaz de matar até mesmo microrganismos resistentes”. O pesquisador explica ainda que atualmente há medicamentos comerciais com nanopartículas, que servem para recobrir o princípio ativo e aumentar o tempo de vida deste dentro do organismo, mas a estratégia usada para este método publicado recentemente, eles “decoraram” a superfície da nanopartícula com grupos químicos que a direcionam até o local onde ela deve agir, sendo assim, mais seletivo.
E como a nanopartícula é direcionada até o patógeno? Tudo ocorre pela lógica do arranjo da ampicilina. “Por meio de modelagem molecular, conseguimos determinar qual parte da molécula de ampicilina interage melhor com a membrana bacteriana. Deixamos então todas as moléculas do fármaco com essa parte-chave voltada para o lado externo da nanopartícula, aumentando as possibilidades de interação com o patógeno”, explicou Cardoso.

E quanto à eficácia?

Inicialmente foi feito um estudo quanto ao efeito do nanoantibiótico em comparação ao da ampicilina convencional, em duas linhagens diferentes de Escherichia coli. Na primeira situação, os cientistas utilizaram uma linhagem suscetível à ampicilina, e praticamente 100% dos microrganismos morreram tanto com a ampicilina convencional quanto com o nanoantibiótico, versão combinada com a prata e a sílica. Na segunda situação, a linhagem da E.coli era resistente à ampicilina convencional, e somente o nanofármaco apresentou eficácia.  
Depois, era preciso testar o efeito citotóxico do nanoantibiótico nas células de mamíferos. Foi usado então, uma linhagem de células renais humanas. O resultado foi que o revestimento da nanopartícula com o antibiótico se mostrou segura.
Uma das partes mais interessantes do trabalho são as imagens de microscopia confocal, onde mostram que além de não ser tóxico, o nanoabtibiótico não interfere no ciclo celular:
 
Imagem do artigo, mostrando o teste de citotoxidade da nanopartícula revestida e sem o revestimento. Fonte: Oliveira, JFA. et al. Defeating Bacterial Resistance and Preventing Mammalian Cells Toxicity Through Rational Design of Antibiotic-Functionalized Nanoparticles. 2017.

Este estudo pode ser o passo inicial para a síntese de outros nanofármacos, variando o antibiótico de revestimento e combatendo também outras espécies de bactérias.

Tem pontos negativos?

Sim, como todo estudo inicial. O problema desse método é justamente a nanopartícula. Cardoso explica que, como a prata e a sílica são materiais inorgânicos, a nanopartícula não é metabolizada pelo organismo, o que ocasiona em acúmulo.
Não se sabe ao certo onde as nanopartículas se acumulariam. Para isso, serão necessários testes em animais. Entretanto, uma alternativa é utilizar ao invés da prata, um outro antibiótico de espectro diferente ou uma nanopartícula pequena o suficiente para ser excretada pela urina.
De qualquer forma, o nanofármaco apresentado neste estudo já é um avanço imensurável, e poderá ser utilizado em casos graves em que não há outra alternativa para o tratamento de infecções hospitalares, evitando a morte de muitos pacientes.
O trabalho foi também uma colaboração de pesquisadores do Instituto de Química da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), do Instituto de Química (IQ), Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), e do Departamento de Bioquímica-Programa de Pós-graduação em Biologia Funcional e Molecular, Instituto de Biologia (IB), Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP).


O artigo Defeating Bacterial Resistance and Preventing Mammalian Cells Toxicity Through Rational Design of Antibiotic-Functionalized Nanoparticles (doi:10.1038/s41598-017-01209-1), de Jessica Fernanda Affonso de Oliveira, Ângela Saito, Ariadne Tuckmantel Bido, Jörg Kobarg, Hubert Karl Stassen e Mateus Borba Cardoso pode ser lido na íntegra em: www.nature.com/articles/s41598-017-01209-1. 



Fonte: Revista FAPESP
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terça-feira, 14 de março de 2017


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A especialização do futuro: Biotecnologia

É claro que você já ouviu falar de transgênicos, de materiais biodegradáveis, biocombustível, vacinas, e outros produtos ou processos que utilizam a tecnologia e agentes biológicos, certo? Isso é só uma parte de uma das áreas mais promissoras da atualidade, a biotecnologia.



 Segundo a ONU, a biotecnologia é qualquer aplicação tecnológica que utilize sistemas biológicos, organismos vivos ou modificados, para fabricar ou modificar produtor ou processos com finalidade específica. Trata-se de uma área interdisciplinar que está fortemente ligada à pesquisa científica e tecnológica, e nos últimos tempos deu
A Biotecnologia moderna engloba áreas de aplicações biológicas em saúde e biomedicina, na agricultura e na produção de insumos industriais. Dentre as disciplinas que constituem as bases da Biotecnologia destacam-se aquelas das áreas biológicas (principalmente microbiologia e biologia molecular), das áreas químicas (química orgânica, química analítica e bioquímica) e das áreas de engenharia (principalmente engenharia bioquímica ou de bioprocessos).
A biotecnologia tem aplicações até onde menos se imagina! Na indústria farmacêutica, por exemplo, é aplicada no desenvolvimento de novas drogas, farmacoterapias, produção e melhoramento de antibióticos, produção de proteínas recombinantes para fins terapêuticos, vacinas, estabelecimento de terapias gênicas e outras estratégias para o tratamento de doenças animais e vegetais. Para quem trabalha com análises clínicas, os testes de diagnóstico clínicos têm biotecnologia envolvida. Na agricultura, está presente no desenvolvimento de novas variedades de cultivos e organismos transgênicos, como foi citado no início do texto. Além disso, vemos suas aplicações na indústria alimentícia, com a produção e controle de qualidade de produtos alimentícios e bebidas.
Até mesmo o tratamento de esgoto e efluentes industriais, a produção de biocombustível, bioremediação, desenvolvimento de biorreatores, softwares e consumíveis da área, e o desenvolvimento de biomateriais reparativos e bioindutores, produção de órgãos e tecidos biológicos ex-vivo que ajudam na constante evolução da medicina.
Um dado interessante: estima-se que em 2030, a área de Biotecnologia contribua para 80% dos novos medicamentos, 35% da produção química e 50% da produção do setor primário. E no Brasil, é uma das principais linhas de ação de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação em áreas consideradas estratégicas pelo Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI).

ONDE ESTUDAR?

Atualmente, já existem cursos de graduação na área, e cursos de pós-graduação lato sensu (especialização). A Faculdade de Jaguariúna (FAJ) oferece o curso de pós-graduação, buscando formar alunos capacitados para o mercado de trabalho. O curso é reconhecido pelo MEC através do credenciamento FAJ-MEC: Portaria MEC n° 586 de 03/05/2000 publicada no DOU de 05/05/2000, e tem duração de 27 meses. As aulas terão periodicidade quinzenal, e serão ministradas na Faculdade de Jaguariúna – Campus II.

Carga horária: 472 horas.
Período: início previsto para final de março, de acordo com o fechamento de turma.
Investimento: valor da matrícula com 10% desconto para leitores do Biomedicina em Ação. Valores de mensalidades – 27 parcelas de R$520,00.



Ficou interessado? Então corra e faça a sua pré-inscrição para obter o desconto! Garanta seu espaço em uma das áreas mais promissoras da atualidade! 


https://docs.google.com/forms/d/1AlrIK7J9gLgL7cGIRCTf5wxwqmT4YKeL51UM0iF-CZk/viewform?edit_requested=true


Fontes: Unifesp
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domingo, 30 de outubro de 2016


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O jeans moderno e a microbiologia: como é possível unir os dois?

Já imaginou usar a microbiologia na confecção do jeans? E mais, de uma forma sustentável que possa minimizar os resíduos tóxicos e os gastos associados a eles.


 O jeans sempre foi muito popular, principalmente o jeans azul Denim, desde que Levi Strauss e Jacob Davis, em 1873, produziram pela primeira vez para mineradores de ouro da Califórnia. Hoje, o denim macio e desbotado é produzido pelas empresas com auxílio de enzimas celulases, provenientes de um fungo chamado Trichoderma.
As celulases, como o próprio nome sugere, digerem parte da celulose do algodão e, ao contrário de muitas reações químicas, essas enzimas atuam em temperaturas e pHs seguros. Além disso, as enzimas são proteínas e, portanto, facilmente degradadas para a remoção do esgoto industrial.
E a produção de algodão também pode acontecer com menor impacto ambiental. Isso porque existe uma bactéria chamada Gluconacetobacter xylinus produz celulose ligando unidades de glicose em cadeias simples na membrana externa da parede celular bacteriana. As microfibrilas de celulose são expulsas através de poros na membrana externa, e feixes de microfibrilas se entrelaçam, formando tiras.
Para dar aquele efeito de desbotado, dá para usar o peróxido, que é um agente branqueador mais seguro que o cloro e pode ser facilmente removido do tecido e do esgoto industrial por enzimas. Os pesquisadores da Novo Nordisk Biotech clonaram um gene de peroxidase de cogumelo em leveduras e cresceram as leveduras em condições de máquina de lavar. As leveduras que sobreviveram foram selecionadas como produtoras de peroxidase.
E aquela tonalidade azul, forte, chamada índigo? Dá para fazer isso utilizando bactérias, bem conhecidas por sinal. Biotecnologistas da Califórnia identificaram o gene da Pseudomonas putida, uma bactéria do solo, que converte o subproduto bacteriano indol em índigo. Esse gene foi inserido na bactéria Escherichia coli, que, por sua vez, se tornou azul e produzem índigo a partir do triptofano.
Ah, e dá para fazer até o zíper usando os nossos amigos microrganismos. Cerca de 25 bactérias produzem grânulos de inclusão de poli-hidroxialcanoato (PHA) como reserva alimentar. Os PHAs são similares aos plásticos comuns, e por serem produzidos por bactérias, eles também são prontamente degradados por muitas bactérias. Os PHAs podem representar um material biodegradável alternativo para substituir o plástico convencional, feito a partir de petróleo e ser usado na produção dos zíperes!

Incrível né? A biotecnologia utilizando os microrganismos a nosso favor, sem prejudicar o meio onde vivemos!


Fonte: Tortora, G. J. Microbiologia. 12 ed. Artmed. 2016.
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domingo, 8 de novembro de 2015


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Estudantes brasileiros ganham prêmios em competição na Universidade de Harvard


Team Protomatos (imagem facebook)
 Juntar várias áreas do conhecimento em um único propósito: isso é pensar fora da caixa. É algo que sempre queremos incentivar, e é exatamente isso que um grupo de estudantes dos cursos de ciências biomédicas, biotecnologia, ciências sociais, física estatística, química e arquitetura da Universidade de São Paulo (USP) fizeram. Essa união os levaram ao Biomod, uma competição de design biomolecular da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos. A equipe volta ao Brasil com 3 prêmios: Bronze Project Award, o terceiro lugar no Audience Favorite e o prêmio de melhor Design da Camiseta. O Biomod foi criado em 2011, e sempre reuniu alunos de graduação do Japão, Dinamarca, Austrália e China. Esse ano, a equipe da USP foi a primeira da América Latina a participar da competição que traz desde nano robôs à computadores moleculares.
Para alcançarem a competição, além de muita pesquisa e persistência, o Team Protomatos realizou um financiamento coletivo (assim como a postagem abaixo da neurocientista Suzana Herculano) e conseguiram arrecadar quase R$ 17 mil reais. No site do financiamento, os alunos enviariam aos doadores, colares, chaveiros e cadernos em troca ao incentivo financeiro.
O projeto da equipe da USP visava utilizar a tecnologia de DNA Origami.

Octaedro de DNA. Imagem Dr. Cassio Alves (Catarse)

  DNA Origami consiste na “dobradura” do DNA para criar formatos bi e tridimensionais na escala nano. Esta tecnologia foi a matéria de capa da Nature em 16 de março de 2006. Desde então, o DNA origami progrediu desde uma forma artística de design molecular para diversas aplicações práticas, como sistemas de drug-delivery (entrega localizada de fármacos ) ou circuitaria de dispositivos plasmônicos. A maioria dessas aplicações, contudo, permanece como conceito ou em fase de testes.”

A ideia é melhorar o design de nanocages (caixas nanoméricas) em formato de octaedro, criadas a partir de trechos de DNA e alocar dentro delas vias metabólicas para testar a viabilidade de uma produção biotecnológica mais acessível e de baixo impacto ambiental. Como cada via metabólica utiliza enzimas em quantidades e tamanhos diversos, o grupo adotou um software desenvolvido pelo pesquisador Cássio Alves durante seu doutorado no Instituto de Física da USP para calcular as estruturas ideais dessas “caixas” de DNA sintético.




Fontes:
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