Nanossuperfície abre nova frente para bactericidas do futuro

Em um estudo publicado esta terça-feira na revista Nature Communications, cientistas australianos descreveram como uma libélula os levaram a desenvolver uma nanossuperfície que elimina as bactérias fisicamente.

O matador de germes é o silício negro, uma substância descoberta por acaso nos anos 1990 e que agora é vista como um promissor material semicondutor para painéis solares.

Ao observá-la em microscópio de elétrons, os cientistas descobriram que sua superfície é uma floresta de espinhos com apenas 500 nanômetros (500 bilionésimos de um metro) de altura, que rasgam as paredes da célula de qualquer bactéria com que entre em contato. Esta é a primeira vez que se descobre em uma superfície repelente à água a propriedade física de bactericida.

No ano passado, a equipe de cientistas, chefiada por Elena Ivanova, da Universidade de Tecnologia Swinburne, em Melbourne, se assombrou ao descobrir que as asas das cigarras são matadoras em potencial da 'Pseudomonas aeruginsoa', uma bactéria oportunista que infecta os humanos e que está se tornando resistente aos antibióticos. Olhando mais de perto, eles descobriram que a resposta não está em nenhum elemento bioquímico da asa, mas em "nanopilares" com espaçamento regular, que fatiam as bactérias em tiras quando elas se assentam sobre sua superfície.

As asas da libélula e o silício negro foram estudados em laboratório e ambos se mostraram excelentes bactericidas.

Suaves ao toque humano, as superfícies destruíram duas categorias de bactérias denominadas Gram-negativa e Gram-positiva, assim como os esporos, cápsulas protetoras que abrigam alguns tipos de germes adormecidos.

Embora o custo de fabricação do silício negro ainda seja um obstáculo, existem muitas outras opções para fabricar superfícies matadoras de germes em nanoescala, afirmaram os cientistas.

"Nanomateriais antibacterianos sintéticos que demonstram ter uma eficácia similar podem ser prontamente manufaturados sobre grandes áreas", escreveram.

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Mutação pode levar folhas de soja, oliveira e dendê a produzirem mais óleo

O óleo de soja, utilizado na culinária e no biodiesel, ou o de oliva e dendê são extraídos das sementes ou frutos das respectivas plantas, como ocorre de forma mais presente na natureza. Mas uma descoberta recente nos Estados Unidos poderá no futuro prover as folhas desses vegetais também de teor de óleo aproveitável comercialmente. 

Pesquisadores do Laboratório Nacional Brookhaven, do Departamento de Energia dos Estados Unidos, identificaram genes responsáveis pela produção de óleo nas folhas e em outros tecidos vegetais. Ao aumentar a expressão desses genes, chamados de PDAt, por meio de técnicas biotecnológicas, toda a biomassa vegetal passou a produzir altos teores de óleo, atingindo 170 vezes a mais que o normal. Essa novidade traz a perspectiva de produção de óleos vegetais em maior quantidade e em menores porções de terra tanto para a alimentação como para o setor de biocombustíveis. 

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A toxina da carambola

Em um estudo iniciado em 1998, pesquisadores da Escola de Ciências Farmacêuticas e da Faculdade de Medicina da USP de Ribeirão Preto conseguiram identificar uma substância presente na carambola que tem potencial efeito indutor de crises de soluços, vômito, confusão mental, agitação psicomotora, convulsões prolongadas (estado de mal epiléptico) e até a morte.

A substância, denominada de caramboxina, não é filtrada pelos rins e assim tem seu efeito potencializado. Para conseguir isolar essa substância os pesquisadores Norberto Peporine Lopes e Norberto Garcia-Cairasco tiveram muito trabalho já que ela se torna inativa em presença de água e em temperatura ambiente, mesmo assim eles conseguiram isolá-la e estudá-la com a ajuda de diversas áreas do conhecimento.

Os animais utilizados para os testes ingeriram um suco concentrado de carambola, e como já tinham insuficiência renal, apresentaram convulsões e óbitos. Isso apresenta um risco para pessoas que possuem esse tipo de problema, que tem grande sensibilidade renal, ou indivíduos diabéticos em que esse efeito pode ser ocasionado.

Os resultados desse estudo, além da identificação dessa potencial toxina, servem como ferramentas de estudos de neurodegeneração do sistema nervoso e a substância também pode server como um antagonista, entrando no lugar de ação de outras substâncias.

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Trigo transgênico resiste à seca

Um gene de girassol inserido no genoma do trigo tornou essa planta mais resistente à escassez de água e aos solos salinos. Foi desenvolvido em Santa Fé, na Argentina.  Além de consumir menos água nos períodos de estiagem, os cultivos resistentes à seca podem tolerar melhor as mudanças climáticas.

Os pesquisadores obtiveram na Argentina a patente do trigo geneticamente modificado e a licenciaram para a empresa de agrobiotecnologia argentina Bioceres. Os estudos foram financiados pelo Conselho Nacional de Pesquisa Científica e Tecnológica (Conicet) argentino.

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Curiosidades: a luz do vaga-lume

A luz do vaga-lume é um processo natural, que os cientistas chamam de bioluminescência. A luz destes besouros luminosos é produzida a partir de uma reação química com muita energia. Essa energia química é convertida em energia luminosa, sem que haja produção de calor. Por isso, a luz do bicho é fria, e ele não se aquece quando a emite.

A reação química que acontece no corpo do inseto é chamada de oxidação biológica. Existem quatro substâncias fundamentais para o organismo do vaga-lume emitir luz: oxigênio, o combustível (ou substrato) luciferina, a enzima chamada luciferase, e o ativador trifosfato de adenosina (ATP). Todos os seres vivos possuem ATP, que é a principal fonte energética usada pelo metabolismo das células. No caso dos vaga-lumes, essa energia é usada para emissão de luz.

O processo começa quando uma parte do oxigênio que o inseto respira é enviada para dentro de células especiais chamadas fotócitos. Nestas células, a enzima luciferase ativa a luciferina com a energia do ATP e em seguida  insere o oxigênio para oxidar a molécula de luciferina. Esta reação luciferina/ATP/oxigênio, catalisada pela luciferase, produz uma molécula de oxiluciferina no estado fluorescente.

A reação da luciferina com oxigênio na presença da luciferase e do ATP só ocorre dentro dos fotócitos. Juntas, essas células especiais formam um tecido chamado lanterna, que é banhado de terminais de traqueias, que conduzem o oxigênio inspirado, e está conectado por neurotransmissores ao cérebro do bicho. Assim, o vaga-lume só se acende quando quiser.

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Genética do pinhão-manso

Grande promessa de matéria-prima para a produção de biodiesel, por apresentar elevado potencial de rendimento de óleo em suas sementes, o cultivo do pinhão-manso (Jatropha curcas) não obteve o sucesso esperado em lavouras do Brasil, Índia e China, os maiores produtores. Além da falta de informações agronômicas, outra questão é a baixa diversidade genética da planta, o que dificulta a seleção de sementes e uma melhor produtividade. Essa característica foi explorada por pesquisadores do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (Cena) da Universidade de São Paulo (USP) e da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). “Por meio de marcadores genéticos mostramos que o pinhão-manso apresenta um sistema misto de reprodução, combinando autofecundações, apomixia, de forma assexuada e sem troca de pólen, resultando em sementes idênticas à mãe, e o cruzamento de indivíduos aparentados, fatores que podem explicar a pequena diversidade genética da planta”, diz o pós-doutorando Eduardo Bressan, do Cena, que se doutorou com bolsa da FAPESP sob a orientação do professor Antônio Figueira. “Com o sistema misto de reprodução e os acasalamentos correlacionados, a coleta de sementes de polinização aberta para fins de melhoramento deve ser conduzida em um grande número de plantas, para garantir uma amostra que represente os genes a serem transferidos e recombinados para formar as gerações futuras”, diz Bressan. O estudo que confirmou o sistema de reprodução do pinhão-manso e gerou conhecimento para programas de melhoramento genético da cultura foi publicado na edição de agosto da revista científica Tree Genetics & Genomes.

Fonte: Revista FAPESP

Vírus transgênico da AIDS pode ajudar no tratamento de doenças genéticas

           Dois estudos publicados recentemente revelam que um dos maiores vilões da atualidade, o vírus da AIDS, pode ser usado no tratamento de doenças genéticas consideradas graves, como a leucodistrofia metacromática e a síndrome de Wiskott-Aldrich, que provocam a morte prematura de crianças.

Nos estudos o vírus é modificado geneticamente de modo a servir como um “vetor do bem”, carregando o gene que irá corrigir a mutação genética. Depois os cientistas inseriram o vírus transgênico nas células que apresentavam a mutação, eles se fixaram na membrana celular e introduziram seu material genético no interior da célula. As células com DNA do vírus foram inseridas novamente nos pacientes e elas passaram a produzir DNA de forma correta, ou seja, sem a mutação que causa a doença.

Foram 15 anos de pesquisa até se que conseguisse realizar os testes em pacientes e até que eles apresentassem um resultado positivo. Em crianças com síndrome de Wiskott-Aldrich, que danifica as células sanguíneas e enfraquece o sistema imunológico, depois da realização dos testes a produção de plaquetas e linfócitos no sangue foi normalizada. Já em portadores de leucodistrofia metacromática, distúrbio que causa o acumulo de lipídeos, a quantidade de proteínas saudáveis superou a quantidade de defeituosas e acabou por evitar o processo neurodegenerativo da doença.

Agora, os pesquisadores buscam o aprimoramento da técnica até que essa se mostre 100% segura e a aplicação em outras doenças genéticas. 

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Brasileiros criam teste rápido para detectar leucemia

  Pesquisadores da USP de São Carlos desenvolveram um método que usa nanopartículas para fazer um diagnóstico rápido da leucemia.

 O câncer no sangue é mais trabalhoso de ser identificado porque não há a formação de um tumor sólido. As células cancerosas ficam em circulação. Hoje, apesar de rotineiro e bem estabelecido, o processo é longo e envolve uma série de componentes laboratoriais importados e de alto custo.

 "Um dos principais gargalos ao atendimento de saúde no Brasil é o diagnóstico. Se nós criarmos estratégias para que ele seja mais rápido e barato, poderemos salvar vidas", diz Valtencir Zucolotto, do Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia da USP de São Carlos.

 Hoje, há diversos testes de diagnóstico de leucemia, com maior ou menor grau de complexidade. Além de detectar as células cancerosas, exames mais específicos podem informar ainda o subtipo da doença. Quanto mais detalhada for a análise, mais caro o exame. Alguns ultrapassam os US$ 2.000.

 Segundo o Zucolotto, o método poderia ser uma alternativa para um diagnóstico rápido para pacientes com suspeita da doença, uma primeira abordagem para ver se há necessidade de fazer exames mais completos.

 Para realizar o teste, os cientistas se aproveitaram de uma característica das células cancerosas: a produção excessiva de açúcares.

 A partir daí, o grupo isolou em laboratório uma proteína, a jacalina --que, como o próprio nome indica, é extraída da jaca--, que é fortemente atraída por esses açúcares.

"Usando uma proteína de origem vegetal se simplifica mais o processo. Não há necessidade, por exemplo, de usar cultura de bactérias", explica Valeria Maragoni, doutoranda da USP e autora principal do trabalho, que foi publicado na revista especializada "Colloids and Surfaces B: Biointerfaces".

 A proteína foi usada então como revestimento em uma nanopartícula: uma bolinha de ouro cerca de mil vezes menor do que a própria célula cancerosa.

Para fazer o teste, os cientistas retiram uma amostra de sangue do paciente e a deixam em contato com as nanopartículas por três horas. Depois, o material é enxaguado e passa por centrifugação.

 Por fim, ele é analisado em um microscópio de fluorescência simples.

No microscópio, as células cancerosas são então facilmente identificadas porque, após a ligação com as nanopartículas, elas passam a ter uma coloração fluorescente, enquanto as células saudáveis não têm modificação.

 Por enquanto, o trabalho está restrito a pequenas escalas em laboratório, mas os cientistas buscam parceiros para transforma-lo em uma opção real de diagnóstico.

O grupo já fez o pedido de patente da técnica.

Fonte: Folha de São Paulo

'DNA lixo' pode provocar doenças?

Um estudo divulgado na revista Nature Genetics mostrou pela primeira vez uma ligação entre o chamado "DNA lixo" e uma desordem genética. Segundo os pesquisadores, a agenesia pancreática - quando um bebê nasce sem o pâncreas - é causada por uma parte do código genético que até pouco tempo atrás acreditava-se não ter importância. 

Até 2012, 99% do código genético era considerado inútil, já que não codifica nenhum tipo de proteína. Foi somente após um estudo que contou com a participação de 442 cientistas de três continentes que se descobriu que o chamado "DNA lixo", na verdade, controlava os genes que codificam as proteínas, determinando quando eles serão "ligados" ou "desligados". Apenas após o avanço na tecnologia de sequenciamento genético que os cientistas puderam entender essa área.

O pâncreas tem um papel essencial em regular os níveis de açúcar no corpo através da produção de insulina. Além disso, o órgão ajuda na digestão. Bebês com agenesia pancreática não produzem insulina e, portanto, já nascem com diabetes. 

A descoberta dá um entendimento mais profundo para as famílias afetadas por essa desordem. Em longo prazo, esse conhecimento pode ter implicações em tratamento regenerativos com células-tronco para diabetes tipo 1.

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Nova Técnica que descobre risco de problemas cardíacos

Cientistas escoceses desenvolveram um novo método capaz  de identificar o risco de uma pessoa ter um ataque cardíaco. Esse método consiste na introdução de uma partícula radioativa no sistema circulatório do indivíduo, de modo que ela se ligue às placas de gorduras presentes no sangue e que seguem em direção ao coração. A medição dessas placas é feito a partir de uma maquina que detecta a radiação presa as gorduras.

 Com essa técnica, é possível descobrir  as zonas de perigo, com um retrato mais detalhado do coração. E os testes se mostraram promissores - 37 de 40 pessoas que já tiveram ataque cardíaco foram identificadas com essas possíveis zonas de perigo. Assim, é estimado que essa nova técnica possa ajudar na prevenção de ataques cardíacos as pessoas de todo o mundo.

 Atualmente, o desafio maior dos cientistas é utilizar esse método em pessoas que não tiveram indícios de ataques cardíacos como forma alertar possíveis ocorrências , localizando as zonas de maior perigo e a gravidade que o ataque pode acontecer.

 'Ataques cardíacos são a principal causa de morte no mundo ocidental, e não há aviso prévio - a primeira vez que as pessoas ficam sabendo de doença cardíaca é quando elas têm um ataque cardíaco. Se nós pudemos tratar e estabilizar as placas, poderemos prevenir ataques cardíacos e impedir as pessoas de morrer.' O diretor da Fundação Cardíaca Britânica, Peter Weissberg.

 

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Promissores os primeiros testes com sangue artificial

    Há uma enorme demanda por sangue humano. Só nos Estados Unidos é requerida uma transfusão a cada dois segundos, e são solicitados mais de 41.000 doadores por dia -cada um doando 500 ml. Enquanto cerca de 38% da população americana está apta a doar, apenas 10% realmente doa, o que não é suficiente para suprir tamanha demanda. Porém, o uso de sangue sintético pode mudar tudo.

    A ideia pode parecer vinda de obras de fantasia, mas uma equipe de pesquisa da Romênia conseguiu resultados encorajadores em suas primeiras tentativas em utilizar sangue manufaturado em laboratório. Esse sangue é composto de ingredientes padrão, como água, sal e albumina, mas também contém proteínas de fontes inusitadas: minhocas marinhas. Essa proteína de ferro, hemeritrina, é responsável pelo transporte e armazenamento de oxigênio. Ela tem o benefício de ser resistente a impactos, o que era considerado um desafio em outras tentativas de produzir sangue sintético (essa outras fórmulas nao resistiam ao estresse e acabavam se tornando tóxicas), e é a única proteína a ser bem sucedida nesse aspecto até agora.

    As tentativas foram feitas utilizando camundongos e continuarão assim até que os resultados se mostrem repetidamente conclusivos de que o sangue sintético não demonstra probabilidades de toxicidade. O líder da equipe, Radu Silaghi-Dumitrescu da Babes-Bolyai University, especula que em dois anos a fórmula estará pronta para testes em humanos. Esses testes "representam um risco enorme" e Silaghi-Dumitrescu quer se assegurar que todas as preocupações com a segurança sejam deixadas para trás.

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Contra infecção hospitalar

Filamentos microscópicos de prata que só podem ser vistos em microscópios de alta resolução apresentaram ação contra  bactéria Staphylococcus aureus, resistente ao antibiótico meticilina e conhecida como Sarm, responsável por infecções hospitalares.

Elson Longo, responsável pela pesquisa, do Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista (Unesp) em Araraquara, no interior paulista afirma que a descoberta dessas estruturas foi ao acaso e que elas representam uma nova geração de material bactericida.

 Os testes biológicos coordenados pelo professor Carlos Eduardo Vergani, da Faculdade de Odontologia da Unesp em Araraquara, mostraram resultados promissores também contra fungos. “Os fungos são compostos por moléculas maiores e muitos apresentam resistência aos fungicidas convencionais. Conseguimos bons resultados em experimentos com aCandida albicans e estamos testando em outras espécies”, diz a professora Ana Machado, da equipe coordenada por Vergani. “Evidenciamos ainda que o crescimento de filamentos de prata no tungstato potencializou a capacidade do material de combater a proliferação de Sarm, resultando na redução em quatro vezes da quantidade da substância necessária para eliminar esse microrganismo”, diz Ana.

A explicação científica para esse uso antibiótico está relacionado às cargas elétricas ou radicais livres presentes no metal que alteram as moléculas de DNA e interagem com as membranas celulares levando a danos nos microrganismos.

O novo material, apresentado na edição de abril da edição Scientific Reports da revistaNature, também demonstra outra atividade: uso na decomposição de matéria orgânica em efluentes industriais ou águas de rios e riachos. “Testamos os filamentos com rodamina B, um composto químico vermelho que não perde a cor facilmente e é usado em testes internacionais em experimentos de produtos usados em tratamento de água”, diz Longo.

Outra vantagem nesse processo é que os bastões de prata do tungstato podem ser reutilizáveis. Agora os pesquisadores, além de entender melhor o fenômeno, estão escrevendo patentes sobre os usos dos bastões de prata do tungstato.

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Cientistas dos EUA avançam na busca de vacina contra a Aids

Um estudo feito nos Estados Unidos pelo Instituto de Pesquisas da Universidade Weill Cornell Medical College, conseguiu capturar a imagem mais clara até os dias atuais da proteína que permite que o vírus HIV ataque as células humanas do sistema imunológico.

Segundo o estudo publicado na revista americana Science, a descoberta poderia abrir a via para uma vacina contra este vírus. De acordo com a bióloga celular do Instituto, o entendimento de quais partes da proteína podem ser reconhecidas pelos anticorpos pode possibilitar o desenvolvimento de uma vacina.

Embora ocorra a utilização de fármacos antivirais sofisticados para tratar o HIV em muitos países desenvolvidos, ainda não se desenvolveu uma vacina, esse fracasso é associado a complexidade da natureza das proteínas que envolve o HIV.

Para mais informações: http://info.abril.com.br/noticias/ciencia/2013/11/cientistas-dos-eua-avancam-na-busca-de-vacina-contra-a-aids.shtml

Uma carona indesejada

Microscopia de transmissão das nanopartículas feitas à base de sílica multifuncionalizadas

O químico Oswaldo Alves juntamente com sua equipe observou, após vários experimentos, que nanopartículas carregadas de fármacos empregadas no tratamento de células tumorais também transportavam para dentro das células a mistura de vitaminas, proteínas e sais minerais que mantém as células vivas no meio de cultura. Tal descoberta sugeriu que essas nanoestruturas não eram veículos tão eficientes para o transporte de medicamento quanto se acreditava, uma vez que poderiam levar para dentro das células substância nocivas, funcionando então como cavalos de Troia. 

Até então, Alves e outros pesquisadores acreditavam que os fármacos eram levados às células sem interferências externas, pois as nanocápsulas ficam protegidas por uma capa formada por proteínas que ajuda a manter e proteger o medicamento no interior de seus poros. Neste estudo, os pesquisadores explicaram que essas nanoestruturas também atraem moléculas avessas à água, desencadeando reações químicas que podem comprometer ou até mesmo bloquear a liberação do fármaco preso aos seus microporos.

"Essas interações comprometeriam a eficácia do experimento", diz Alves em seu laboratório no Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). "Podemos dizer, por exemplo, que é o fármaco que está agindo quando, na verdade, os resultados obtidos podem ser fruto da interação química entre o medicamento e as moléculas intrusas", ele observa. Também de acordo com ele, isso pode fazer com que a quantidade de fármaco encapsulado não chegue completamente às células.

"A verificação de que algumas moléculas conseguem furar a barreira proteica que recobre as nanopartículas pode fazer com que muitos trabalhos já feitos tenham de ser revisados", diz o biólogo Diego Stéfani Teodoro Martinez, do grupo de Alves.

Entretanto, os pesquisadores ainda não sabem como se dá essa interação químca. O mais importante, de acordo com Diego Stéfani, é que as moléculas intrusas, por conta própria, não pareciam ser capazes de penetrar nas células.

"Precisamos investigar melhor esse fenômeno. Não sabemos quanto do fármaco sai da partícula e quantos componentes são capazes de invadi-la [...]", diz o químico Amauri Jardim de Paula, autor principal do estudo. "O próximo passo é tentar controlar a quantidade de moléculas que entram na célula e entender se esse fenômeno ocorre de modo diferente em outros meios de cultura".

Para mais informações sobre o tema, acesse Revista Pesquisa FAPESP.

Gasolina Produzida por Bactérias

Com o crescimento do consenso da futura escassez dos combustíveis fósseis e dos problemas ambientais, esforços científicos dirigem-se à produção sustentável de combustíveis a partir de recursos renováveis.

Em vista disso, uma pesquisa recente comandada por Yong Jun Choi e Sang Yup Lee, do Instituto Avançado para a Ciência e Tecnologia da Coreia do Sul, foi realizada para produzir gasolina através do metabolismo microbiano. A gasolina é uma mistura de aditivos e alcanos de cadeia pequena (moléculas orgânicas compostas por carbono e hidrogênio) e foram justamente essas moléculas as produzidas a partir da cultura microbiana.

A Escherichia Coli, uma bactéria muito estudada na comunidade científica, foi a responsável pelo acontecimento, onde foi manipulada geneticamente para provocar alterações na sua rota metabólica normal, na qual a partir da biomassa disponível o microrganismo passou a transformar, por ação enzimática, a glicose em ácidos graxos que, por sua vez, são transformados em pequenas cadeias de alcano. Um trabalho parecido já havia sido realizado só que com a produção de alcanos maiores, que são os que constituem o óleo diesel.

Os esforços da pesquisa se concentram agora na maximização da quantidade dos alcanos produzidos, visto que na experiência atual foram sintetizados cerca de 580 mg. Yup afirma que o mesmo processo pode ser alterado para a produção de outras moléculas orgânicas como ésteres e álcoois e completa: "É apenas início de um longo trabalho em direção à produção sustentável de gasolina".

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