Diário de um Engenheiro: Próteses biônicas

       Uma das mais promissoras áreas da biônica é aplicação da medicina, nomeadamente na produção de próteses para pessoas com deficiências motoras, visuais e auditivas.
      Para produção dessas próteses cada vez buscam mais tecnologias para que as mesmas possam não só suprir a função do membro que ocupa mais sim se tornarem em vários aspectos superiores.

 

Funcionamento:

       Por meio de sensores, computador e um pequeno motor, a prótese biônica consegue cruzar uma serie de dados do meio externo para adequar-se as necessidades do usuário.
        Esse cruzamento de dados é feito através de uma osseointegração, ou seja, a prótese não é apenas encaixada no corpo mais sim ligada aos ossos atrás de um implante de titânio.   Eletrodos são ligados às terminações nervosas, e os impulsos bioelétricos vindos do sistema nervoso do paciente, serão capturados por uma interface neural que o transmitirá pelo membro de titânio. O membro implantado possui um sofisticado software que decodifica os sinais neurais e transforma-os em comando para a prótese robótica.
Inovações em próteses:

        Entre as inovações de próteses se encontra a perna biônica que incorpora avanços tecnológicos de última geração, incorpora alimentação própria, sensores, atuadores e um computador rodando um programa de inteligência artificial que permite que os pacientes caminhem naturalmente e em segurança.  Ela também restaura a função muscular perdida e permite que os pacientes desempenhem todas as atividades normais do dia-a-dia.

       Além dessa há também próteses biônicas de braços ou somente para mãos. No âmbito das próteses para mão as tecnologias mais avançadas trazem motores individuas em cada dedo, para que se possam mover independentemente permitindo que a mão biônica tenha as mesmas possibilidades de pegar e segurar que uma mão humana. Já as próteses para braço são conectadas aos nervos residuais do braço amputado atrás de uma reinervação muscular permitindo seu melhor controle dando sensação de força e toque, permitindo pegar em objetos com naturalidade.

 

Referências

 

BBC,(2012),.Próteses biônicas ajudam inclusão de deficientes no mercado de trabalho. acedido em: 30 de maio 2013, em:

http://diariodasaude.com.br/

 

Lopes, A. D (2007). Um passo adiante. Acedido em 30 de maio de 2013, em: http://veja.abril.com.br/

 

Redação do Site Inovação Tecnológica ,(2009). Perna biônica com inteligência artificial chega ao mercado. Acedido em 30 de maio de 2013, em: http://www.inovacaotecnologica.com.br/

 

Rodrigues, Alex,(2010). Modelos do sistema de controle motor humano a partir de uma perspectiva de engenharia de controle. Acedido em 30 de maio de 2013, em: http://sites.poli.usp.br/pmr/biomecatronica/

 

Karine Almeida

Heróis genéticos poderão ajudar no tratamento de doenças

A fibrose cística é provocada por mutações em um único gene. Para pessoas nascidas com duas cópias mutadas desse gene, o prognóstico geralmente é sombrio. Elas podem sofrer com vários problemas, incluindo funções pulmonares reduzidas e problemas digestivos. Muitas não chegam à idade adulta.

Mutações em genes únicos podem provocar muitas outras doenças como a de Tay-Sachs ou alguns tipos de distrofia muscular; o prognóstico para pessoas nascidas com esses problemas é igualmente desanimador.

Mas algumas pessoas com essa mutação fatídica, porém, levam vidas saudáveis sem qualquer sintoma aparente de doença. Esses raros indivíduos são o foco do Resilience Project (Projeto Resiliência), uma nova iniciativa que pretende identificar pessoas não-afetadas por seus genes problemáticos e descobrir como elas evitaram um destino cruel. A esperança é que ao estudar essas pessoas, pesquisadores consigam encontrar novas abordagens para tratar essas doenças genéticas.

Os líderes do projeto, Stephen Friend, presidente da Sage Bionetworks em Seattle, e Eric Schadt, professor de genômica da Icahn School of Medicine at Mount Sinai na cidade de Nova York, descrevem o trabalho na Science de 30 de maio.

A nova iniciativa procura cadastrar um milhão de pessoas com mais de 40 anos para procurar esses “heróis inesperados”, como são chamados pelos líderes do projeto. Quem participar receberá um “kit DNA”, muito parecidos com os que empresas como a 23andMe usam, [empresa que esteve no centro de uma polêmica com a agência americana que regula medicamentos e alimentos - a FDA - ao distribuir kitss de DNA] que deverão ser devolvidos com amostras de saliva.

Ao contrário de outras empresas comerciais de DNA, no entanto, o Projeto está procurando 162 genes específicos que podem provocar o que Friend e Schadt chamam de doenças “catastróficas”.

De acordo com Schadt, na vasta maioria dos casos as pessoas simplesmente recebem uma confirmação de que elas não têm duas cópias de qualquer alelo mutado que provocaria alguma das 125 doenças que o projeto está procurando. Mas eles esperam que cerca de uma em cada 15 mil pessoas estejam conduzindo vidas saudáveis com mutações que deveria provocar doenças severas. A estimativa vem de uma análise retrospectiva de aproximadamente 600 mil genomas coletados pela 23andMe e outras empresas. (Na população geral, taxas da doença variam muito entre tipo de doença e região, de um em cada dois mil nascimentos até um em cada milhão de nascimentos).

Supondo que esse número esteja correto, Schadt espera encontrar entre 50 e 100 pessoas (dentre o milhão que eles esperam participar do estudo) que não apresentam problemas mesmo portando essas mutações genéticas. Essas pessoas seriam convidadas a participar de mais estudos que, com sorte, produzirão pistas sobre maneiras de enfrentar esses transtornos. “Eles têm uma resistência natural à doença”, explica Schadt, “e essa é a rota terapêutica que gostaríamos de seguir para prevení-la”.

Schadt imagina várias maneiras para pessoas evitarem esses transtornos. Uma é genética; é possível que essas pessoas resilientes tenham mutações em outros genes que as protejam dos efeitos de mutações que provocam doenças. Em alguns casos, uma mutação que desativa um gene separado pode de fato ter resultados benéficos. De acordo com Schadt, se esse for o caso, esses outros genes seriam bons alvos para medicamentos farmacêuticos, já que é muito mais fácil desativar um gene funcional do que compensar por um gene defeituoso. Moléculas sintéticas podem ser criadas para visar e desativar genes específicos.

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Nova febre pode ser transmitida no Brasil

Com a Copa do Mundo acontecendo no Brasil, um grande número de turistas de todas as partes do mundo chega ao país para assistir aos jogos, e pesquisadores do Instituto Oswaldo Cruz (Fiocruz) estão preocupados com a possibilidade de uma nova doença chegar ao Brasil, à febre chikungunya.

A introdução da nova febre parece inevitável uma vez que há fortes indícios de que os mosquitos Aedes aegypti e A. albopictus (transmissores da dengue) são eficazes em transmitir chikungunya.

Um trabalho do Instituto Oswaldo Cruz em conjunto com pesquisadores do Instituto Pasteur e da Universidade Pierre et Marie Curie avaliaram a suscetibilidade das espécies à infecção pelo chikungunya e também a quantidade de vírus que chegam à saliva e podem infectar pessoas picadas.

No Brasil, dentre os resultados das análises de 10 cidades de todas as regiões do país, a cidade do Rio de Janeiro teve o resultado mais preocupante. Foi constatado que 90% dos mosquitos apresentaram uma taxa de transmissão muito alta, e de 2 a 5 vezes mais rápida do que a transmissão da dengue.

Outro grande problema da febre chikungunya é apresentar sintomas semelhantes aos da dengue, e com isso, a possibilidade de coexistir com a dengue poderá confundir o diagnóstico.

Em casos registrados de febre chikungunya nas Américas, o paciente foi infectado no exterior, no entanto uma epidemia se instalou na ilha de Saint-Martin, um território francês no Caribe, e se espalhou para outras ilhas e chegou à Guiana Francesa. Caso algum caso seja detectado no país, será preciso tomar providências para evitar a transmissão e eliminar o foco de mosquito na área. 

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Árvores alteradas geneticamente podem auxiliar na indústria do papel

Cientistas da Universidade da Colúmbia Britânica, no Canadá, introduziram modificações genéticas em árvores para tornar mais fácil a produção de papel e de biocombustíveis.

Segundo eles, isso significa que será necessário usar menos produtos químicos e menos energia, além do que essas indústrias produzirão menos poluentes ambientais.

Um dos maiores obstáculos para a indústria de papel e celulose, bem como para a indústria de biocombustíveis, é um polímero encontrado na madeira, conhecido como lignina.

A lignina é uma parte substancial da parede celular da maioria das plantas e dificulta o processamento da madeira para a fabricação de celulose, papel e biocombustíveis.

Atualmente, a lignina precisa ser removida, um processo que emprega produtos químicos e energia e gera uma porção de poluentes. A solução encontrada consiste em utilizar a engenharia genética para modificar a lignina, tornando-a mais fácil de quebrar.

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Fungo que faz “radiossíntese”

    Um dos lugares considerados mais perigosos e contaminados do mundo é Chernobyl, na Ucrânia, por conter um elevado índice de radiação. No reator 4, onde houve a explosão da usina nuclear, foi encontrado um fungo mutante que “come” radiação.

    Em uma das inspeções de rotina, um robô encontrou uma meleca preta, que crescia nas paredes do reator, aquele que causou o pior acidente nuclear da história. Essa meleca continha 37 tipos de fungos que sofreram mutação.

    A explicação desse ser conseguir sobreviver nesse lugar é que ele utiliza a melanina, da mesma forma que as plantas utilizam a clorofila para a realização da fotossíntese. Esses mutantes fazem a radiossíntese, que transformam a radiação, abundante no reator, em energia.

    A mutação ocorreu com os fungos Cladosporium sphaerospermum e Penicillium hirsutum, o primeiro provoca a micose e o segundo, ataca plantações de alho. Mesmo com toda a proteção feita com concreto para isolar o reator, o fungos conseguiram achar ‘brechas’ para entrar e se adaptar ao novo ambiente.

    Da mesma forma que eles entraram na usina, eles são capazes de sair, porém, como afima o biólogo Timothy Mousseau, alguns seres que vivem em ambientes hostis, como o fungo, enfrentam grande dificuldade de sobrevivência em outros locais. Portanto, se eles saírem desse ambiente abundante em radiação, eles não encontrariam fontes de energia, portanto não sobreviveriam.

Matéria original: http://abr.ai/1frrnqH

Óculos inteligentes ajudam deficientes visuais a enxergar

Pesquisadores da Universidade de Oxford anunciaram ter conseguido grandes avanços no uso de óculos inteligentes para ajudar deficientes visuais a enxergar. Os óculos melhoram as imagens de pessoas e objetos que estejam próximos das lentes, o que dá ao usuário uma ideia mais clara do que o cerca. 

O aparelho permitiu, por exemplo, que os deficientes visuais vissem seus cães-guias pela primeira vez. Os óculos ainda são grandes e conectados a um laptop dentro de uma mochila. Mas os pesquisadores acreditam que poderão diminuir o tamanho até conseguir óculos de tamanho normal.

Até o final de 2014, os pesquisadores vão produzir um lote inicial de cem aparelhos, que serão oferecidos a pessoas cegas ou parcialmente cegas. Se este período de testes for bem-sucedido, os cientistas vão produzir mais equipamentos nos próximos anos. E, no futuro, eles esperam até diminuir o preço do aparelho para os britânicos, fazendo com que o kit todo custe o equivalente a um telefone celular.

Uma das pessoas que testou o dispositivo foi a britânica Lyn Oliver, que tem uma doença progressiva que faz com que ela tenha uma visão muito limitada. Agora com 70 anos, ela foi diagnosticada com retinite pigmentosa aos 20 anos. Ela pode ver movimentos, mas descreve a própria visão como "manchada". O cão-guia Jess ajuda Lyn a se movimentar, evitando a maior parte dos obstáculos e ameaças, mas eles geralmente não conseguem transmitir muitas informações sobre o ambiente onde estão. 

Mas agora Lyn começou a usar os óculos inteligentes, um aparelho que tem uma câmera 3D especialmente adaptada para ajudar a melhorar a visão. As imagens captadas pelos óculos são processadas em um computador e projetadas em tempo real nas lentes. Com isso, as pessoas e objetos próximos ganham mais brilho e definição.

Fonte: BBC

Bananas modificadas geneticamente podem lidar com insuficiência de vitamina A

Bananas com mudanças genéticas podem vir a combater a mortalidade infantil em diversas áreas pobres do mundo. Pesquisadores alteraram a fruta para que ela detenha maiores quantidades de betacaroteno, substância que, dentro do organismo, é transformada em vitamina A.

Por volta de 10 quilos desta fruta, cultivados na Austrália, foram enviados ao estado americano de Iowa, onde serão conduzidos os primeiros testes com humanos. Este experimento durará cerca de seis semanas e os primeiros resultados são ainda esperados para este ano, 2014. Segundo os pesquisadores, estas bananas começarão a ser cultivadas na Uganda em 2020.

De acordo com James Dale, pesquisador da Universidade de Tecnologia de Queensland, por volta de 700.000 crianças morrem em todo o mundo e 300.000 ficam cegas devido à deficiência desta vitamina.

O projeto, com participação de cinco doutorandos de Uganda, é financiado pela fundação Bill e Melinda Gates, que já investiu 10 milhões de dólares ao longo dos nove anos desta iniciativa. Depois dos testes em Uganda, os pesquisadores acreditam que o projeto pode ser repetido em outros países como Ruanda, Quênia, Tanzânia e República Democrática do Congo.

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Mosquitos geneticamente modificados podem ajudar a combater a malária

A malária é provocada por protozoários do gênero Plasmodium e transmitida pela picada de fêmeas infectadas do mosquito Anopheles. Em uma nova iniciativa de conter esta doença, cientistas criaram mosquitos geneticamente modificados que produzem 95% de descendentes do sexo masculino, os quais não transmitem a doença e podem levar ao desaparecimento da espécie após algumas gerações.

Os mosquitos modificados receberam um gene que produz uma enzima chamada “endonuclease”, a qual fragmenta o DNA quando reconhece uma sequência específica. Nesse caso, a enzima ataca os cromossomos X durante a formação do espermatozoide, ocasionando um número mínimo de espermatozoides funcionais com esse cromossomo. Como a maior parte dos espermatozoides carregará o cromossomo Y, a maior parte dos descendentes gerados será macho.

Por ser uma alteração genética, essa predisposição a desenvolver espermatozoides Y é passada para parte dos descendentes de cada mosquito modificado, até que o número de fêmeas nas populações seja extremamente reduzido.

No entanto, a iniciativa desperta a preocupação de ambientalistas. A preocupação é para o impacto desconhecido de animais geneticamente modificados no equilíbrio da biodiversidade. . Eles argumentam que se uma espécie de mosquito for eliminada de uma região, isto abriria a oportunidade para uma espécie concorrente — e potencialmente perigosa — ocupar seu nicho.

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Cientistas criam bactéria que come o CO2 do ar

Cientistas da Universidade da Geórgia introduziram cinco genes de uma bactéria subaquática, Metallosphaera sedula, em uma bactéria que vive dentro de vulcões submarinos chamada de Pyrococcus furiosus. A partir dessa experiência, criou-se uma criatura que é capaz de alimentar-se de CO2.

A vantagem dessa bactéria transgênica sob as plantas é que elas se multiplicam mais rápido, podendo absorver mais CO2 do ar. "Agora podemos retirar o gás diretamente da atmosfera, sem ter de esperar as plantas crescerem", diz o bioquímico Michael Adams, autor do estudo.

A ideia é criar usinas de absorção de CO2, onde este microrganismo seria criado em grande escala, para frear o aquecimento global. Além disso, poderia aproveitar o metabólito secretado, o ácido 3-hidroxipropiônico, para fazer acrílicos por exemplo.

No entanto, caso essa bactéria se reproduza de forma descontrolada, ela pode consumir CO2 em excesso e esfriar demais a atmosfera, podendo ocasionar uma era glacial. A segurança natural contra essa problemática é a restrição de 70ºC para a bactéria conseguir absorver o CO2, temperatura que só poderia ser mantida artificialmente nas usinas. 

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Terapia gênica no tratamento da síndrome de Hurler

Conhecida também como gargulismo ou mucopolissacaridose tipo I (MPS I), a síndrome de Hurler é uma doença genética autossômica recessiva causada pela deficiência da enzima IDUA, que ajuda na quebra de açucares presentes no organismo.

Distúrbio que causa a morte de crianças em todo mundo, a síndrome de Hurler, entre outros danos a diversos órgãos, também pode levar a doenças de articulação, deficiências intelectuais, problemas de coração, crescimento anormal dos ossos, além de características faciais peculiares.

Atualmente, são realizados tratamentos, como o transplante de medula óssea e transplante de sangue do cordão umbilical, além da terapia de reposição enzimática, o que, infelizmente, não garante a sobrevivência dos pacientes.

Entretanto, cientistas norte-americanos do Centro Médico Hospitalar para Crianças de Cincinnati e do Instituto Nacional de Doenças Neurológicas e Derrame (NINDS, em inglês), desenvolveram uma terapia gênica com o potencial de curar pacientes portadores de tal síndrome. Os pesquisadores inseriram geneticamente na medula óssea, um gene que é capaz de produzir a enzima IDUA, após introduzirem as células modificadas em ratos diagnosticados com a doença e a realização de testes, verificaram que a modificação conseguiu eliminar completamente a doença presente no organismo dos animais. Tal fato animou os cientistas, a pesar de ser necessário a realização de outros estudos para concluir se a terapia pode ser aplicada em seres humanos.

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Cana-de-açúcar transgênica suporta escassez de potássio

  Diversos cientistas pesquisam para desenvolver os mais diferentes transgênicos, para que uma planta consiga crescer em um ambiente totalmente inapropriado. Sendo um ambiente inapropriado o que apresenta inúmeras condições adversas como resistência ao estresse hídrico (pouca disponibilidade de água) e a solos com alta salinidade, nos quais um organismo geneticamente modificado (OGM) cresce onde essa atividade não é possível. 

  No caso da cana-de-açúcar, um dos fatores mais restritivos a seu cultivo é a baixa disponibilidade de potássio(K) no solo. O nutriente é responsável pela produtividade da planta e também pela resistência a doenças e pestes. Dois genes, o CBL9 e o CIpK23, atuam na absorção do potássio pelas raízes.

  No estudo publicado no Plant Omics Journal (POJ) cientistas introduziram três sensores de sinalização da Arabidopsis thaliana(É uma planta com flor, de pequenas dimensões, nativa da Europa e Ásia. Herbácea da família das Brassicaceae, a que também pertence a mostarda. É um dos organismos modelo para o estudo de genética, em botânica, tendo um papel semelhante ao da drosófila, noutros tipos de pesquisa genética. Foi a primeira planta cujo genoma foi completamente sequenciado), isto resultou num incremento de 31% no conteúdo de potássio das variedades transgênicas plantadas.

  A avaliação também foi feita em cultura hidropônica, com um aumento de 35% no conteúdo do nutriente se comparado às espécies não transgênicas. Mesmo sob condições de pouca disponibilidade de potássio, a cana GM apresentou raízes mais longas, plantas com maior peso, e maior peso seco.

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Brasileiros descobrem vírus gigante na Amazônia

Pesquisadores da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), em parceria com a Universidade Aix-Marseille, na França descobriram nas águas do Rio Negro, na Amazônia, um vírus gigante. O mesmo foi batizado de Samba e é o maior vírus identificado no país, tendo doze vezes o tamanho do vírus da dengue e cem vezes mais material genético.

A pesquisa se baseou em coletar amostras, analisá-las em laboratório, depois isolar o vírus em uma ameba para que este pudesse se reproduzir, já que para isso necessita parasitar outros organismos.

"O Rio Negro é um meio ácido, diferente de outros rios", disse Jônatas Abrahão, professor de virologia da UFMG, dando uma possível explicação para o surpreendente tamanho do Samba e sua quantidade elevada de material genético necessária para a adaptação do vírus a esse rio.

Mais curiosidades a respeito dessa descoberta são a capacidade do vírus de codificar mil proteínas e a composição do mesmo por 1,2 milhão de pares de bases de DNA.

Contudo, ainda não se foi definido se o vírus é um risco à saúde humana. O professor salientou que o tamanho e a complexidade do Samba não o tornam necessariamente mais perigoso.

Os cientistas também anunciaram a descoberta de um vírus batizado de Rio Negro, que infecta o Samba. Por essa característica, o Rio Negro é classificado como um virófago, nome dado a um vírus que parasita outro. Ele é capaz de diminuir a multiplicação do Samba e provocar defeitos de formação nos "descendentes".

Para ver a reportagem na íntegra clique aqui.