Artigo em destaque: Nanobastões para desenvolver novos anti-inflamatórios.


O artigo científico de autoria de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Characterization of the structural, optical, photocatalytic and in vitro and in vivo anti-inflammatory properties of Mn2+ doped Zn2GeO4 nanorods. Suzuki, V. Y.; Amorin, L. H. C; Lima, N. M; Machado, E. G; Carvalho, P. E.; Castro, S. B. R.; Souza Alves, C. C.; Carli, A. P.; Li, Maximo Siu; Longo, Elson; Felipe La Porta. J. Mater. Chem. C, 2019, 7, 8216. DOI: 10.1039/c9tc01189g

Nanobastões para desenvolver novos anti-inflamatórios

nanobastoesUma equipe de pesquisadores de universidades brasileiras descobriu, em nanoestruturas de formato cilíndrico chamadas de nanobastões, um efeito anti-inflamatório equivalente ao conseguido por fármacos de uso corriqueiro. Os pesquisadores também demonstraram a eficiência desses nanobastões como catalisadores (aceleradores) na degradação de um poluente. Essas aplicações se tornam ainda mais relevantes considerando que a equipe científica conseguiu produzir grandes quantidades do material mediante um processo simples e rápido. O trabalho realizado mostra o potencial desses nanobastões para o desenvolvimento de novos medicamentos e para o tratamento de efluentes.

O trabalho originou-se cerca de três anos atrás, quando o professor Felipe de Almeida La Porta, que tinha se incorporado recentemente ao corpo docente da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), campus Londrina, estava implementando um grupo de pesquisa em Nanotecnologia e Química Computacional (NANOQC) nessa universidade. “Nosso laboratório começou a investigar algumas classes de materiais emergentes, com a perspectiva de conciliar teoria e prática, impulsionado assim novas descobertas e aplicações.”, conta La Porta. Um dos materiais estudados pelo grupo, foi o germanato de zinco (Zn2GeO4), um versátil semicondutor com aplicações em sensores, catalisadores, baterias entre outros dispositivos.

Junto ao bolsista de iniciação científica Victor Yuudi Suzuki, o professor iniciou um projeto em que sintetizou, no laboratório da UTFPR, nanobastões de Zn2GeO4 puro e com porcentagens muito pequenas de íons de manganês. Para produzir essa série de nanobastões, eles utilizaram a chamada “síntese hidrotérmica assistida por micro-ondas”. O método consiste, em grandes linhas, em misturar soluções aquosas contendo determinados compostos, aquecer a solução final com ajuda de um forno de micro-ondas e deixar que os compostos reajam por um determinado tempo a uma pressão e temperatura controlada. No caso do Zn2GeO4 dopado com íons manganês que foram preparados neste estudo, essas reações foram realizadas a 140 °C durante 10 minutos. O material que resulta dessas reações é recolhido na temperatura ambiente, posteriormente lavado e secado, gerando os nanobastões.

O professor La Porta e seu grupo de pesquisa conseguiram otimizar uma das etapas do processo, a cristalização dos materiais, de modo a diminuir o tempo de síntese de horas para alguns minutos, mantendo assim a qualidade do material e a possibilidade de controlar seu formato.

Depois de preparar as amostras, a dupla viajou de Londrina até São Carlos (SP) para caracterizar os materiais no Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP). Ali, junto a pesquisadores locais, puderam analisar o formato, estrutura e a luminescência dos quatro tipos de composições de nanobastões produzidos: sem manganês e com 1, 2 e 4% desse elemento incorporado à estrutura do Zn2GeO4.

Finalmente, sabendo que compostos contendo zinco, germânio ou manganês apresentam atividade biológica considerável (efeitos benéficos ou negativos sobre os seres vivos), a equipe resolveu contatar colaboradores para investigar esse tipo de propriedades nos nanobastões. Dessa maneira, uma série de experimentos foi realizada nos Departamentos de Química e Farmácia da Universidade Federal de Juiz de Fora e na Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, ambas no estado de Minas Gerais.

Os autores do trabalho. A partir da esquerda: Victor Suzuki, Luís Amorin, Felipe La Porta, Maximo Si Li, Elson Longo, Sandra de Castro, Paloma de Carvalho, Alessandra Carli, Emanuelle Machado, Caio Alvez, Nerilson Lima.
Os autores do trabalho. A partir da esquerda: Victor Suzuki, Luís Amorin, Felipe La Porta, Maximo Si Li, Elson Longo, Sandra de Castro, Paloma de Carvalho, Alessandra Carli, Emanuelle Machado, Caio Alvez, Nerilson Lima.

Para estudar a ação anti-inflamatória, a equipe realizou testes in vitro (em contato com células em recipientes laboratoriais) e também in vivo (usando ratos com edemas nas patas, dentro das normas do código brasileiro de uso de animais em laboratório). Ambos os tipos de experimentos revelaram que os nanobastões com cerca de 4% de manganês foram os mais eficazes no controle da inflamação. Nos testes in vitro, essas nanoestruturas foram capazes de modular moléculas que regulam a inflamação sem causar morte de células (sem citotoxicidade). Nos experimentos in vivo, os nanobastões reduziram edemas induzidos nas patas dos ratos com resultados similares aos da aplicação de dexametasona, um conhecido fármaco do grupo dos corticoides.

“No primeiro momento, pensamos que a combinação desses elementos para formação de um óxido ternário poderia de certo modo potencializar esses efeitos. Mais não tínhamos ideia que os resultados seriam tão significativos. Tendo em vista que os medicamentos atualmente disponíveis na terapêutica estão se mostrando cada dia menos eficazes, estes resultados podem encorajar o uso destes nanobastões, por exemplo, na produção de uma nova formulação farmacêutica, especialmente para casos de inflamação”, diz Felipe La Porta, que é o autor correspondente da pesquisa que foi recentemente publicado pela equipe de pesquisadores no Journal of Materials Chemistry C (fator de impacto 6,641).

Além de comprovar o potencial do material para essa aplicação do campo da saúde, os autores do artigo verificaram experimentalmente a capacidade dos nanobastões de degradarem um corante químico bastante encontrado em efluentes industriais, chamado azul de metileno. Para esta aplicação, as nanoestruturas com 2% de manganês foram as mais eficientes, decompondo completamente o corante em 10 minutos. “Devido à simplicidade de fabricação deste sistema aliado a suas excelentes propriedades, este material também é promissor para limpeza de diversos poluentes ambientais, e pode ser facilmente recuperado no final deste processo”, comenta o professor da UTFPR.

No centro, aglomerado de nanobastões de germanato de zinco com 4% de manganês. Ao redor, em sentido horário: medidas de fotoluminescência das amostras; representação da estrutura do germanato de zinco dopado com manganês; mecanismo de degradação de poluentes e medidas da degradação do azul de metileno; ação anti-inflamatória dos nanobastões e de outros tratamentos em pata de rato com edema induzido.
No centro, aglomerado de nanobastões de germanato de zinco com 4% de manganês. Ao redor, em sentido horário: medidas de fotoluminescência das amostras; representação da estrutura do germanato de zinco dopado com manganês; mecanismo de degradação de poluentes e medidas da degradação do azul de metileno; ação anti-inflamatória dos nanobastões e de outros tratamentos em pata de rato com edema induzido.

As propriedades superiores que a equipe científica brasileira encontrou nos nanobastões com manganês podem ser relacionadas aos defeitos estruturais observados nessas amostras. De fato, a rede tridimensional de átomos que forma o germanato de zinco é cristalina, ou seja, organizada em padrões regulares. Com a introdução de manganês, irregularidades são geradas, e delas surgem novas propriedades.

O artigo científico que reporta este trabalho foi selecionado para compor a coleção Materials and Nano Research in Brazil, preparada pela Royal Society of Chemistry em comemoração do XVIII B-MRS Meeting, e, portanto, pode ser acessado sem custo até 15 de outubro deste ano, aqui.

O trabalho foi realizado com financiamento de agências brasileiras de apoio à pesquisa: as federais CNPq e Capes, e as estaduais Fundação Araucária, Fapesp e Fapemig.

História da pesquisa em Materiais: 30 aos do LIEC – UFSCar.


O Laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica (LIEC) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) está completando 30 anos de atuação em pesquisa cientifica, desenvolvimento de produtos e processos inovadores, formação de cientistas e atividades de extensão.

A ideia de criar um laboratório interdisciplinar surgiu em 1988, a partir de discussões envolvendo três professores pesquisadores, dois da UFSCar e o terceiro da UNESP – Araraquara, com formações nas áreas de Química, Física e Físico-Química. Tratava-se de Elson Longo da Silva, Luís Otávio de Sousa Bulhões e José Arana Varela (falecido em 2016). “A ideia surgiu porque tínhamos conseguido equipamentos, resultantes de auxílios de agências financiadoras, mas não havia espaço suficiente em nossos respectivos departamentos para aloca-los”, relatou Elson Longo, agora professor emérito da UFSCar, no evento comemorativo ao aniversário do LIEC, realizado no dia 23 de março.

A ideia pôde ser realizada graças a uma parceria com a Companhia Brasileira de Metais e Metalurgia (CBMM) para financiar a construção do prédio que albergaria os equipamentos. A empresa, contou Longo, tinha interesse em que o futuro laboratório desenvolvesse alguns produtos. “Desta sorte, logramos seu apoio para a construção do prédio na UFSCar”, disse Longo.

Logo mais, o laboratório começou a receber estudantes interessados em participar das pesquisas. Os primeiros, lembra Longo, foram Edson Roberto Leite (hoje professor da UFSCar), Carlos Alberto Paskocimas (atualmente na UFRN) Ernesto Chaves Pereira (UFSCar) e Maria Aparecida Zaghete (UNESP). “Pode-se dizer que, ao longo desses 30 anos, foram centenas de estudantes que realizaram seus estudos no LIEC”, disse Longo. Além de estudantes de vários cursos da UFSCar, o LIEC recebeu jovens de outras instituições do Brasil e do exterior para aulas, cursos e trabalhos de pesquisa em todos os níveis de formação.

Parcerias com o setor industrial marcariam a história do LIEC nos anos seguintes. “Os vários temas de pesquisa foram se desenvolvendo e também mudando a partir das reflexões teóricas, dos contatos com várias empresas”, contou Longo. “Friso que não se tratou da produção de um conhecimento reflexo das necessidades empresarias; ao contrário, tais necessidades suscitaram novos modelos interpretativos e diálogos com outras teorias”, esclareceu o professor.

Um dos parceiros industriais de mais longa data é a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), com a qual o laboratório continua trabalhando. Inicialmente, o LIEC ajudou a empresa a eliminar a corrosão que sofria o queimador cerâmico. “A solução desse problema colocou a equipe pesquisando e resolvendo problemas do alto forno, canal de corrida, carro torpedo, conversor etc.”, lembrou Longo.

Outro dos exemplos citados por Longo é o da parceria com a 3M do Brasil. O LIEC colaborou com a empresa na implantação de uma fábrica de varistor em Ribeirão Preto, a uns 100 km de São Carlos. “Essa colaboração nos permitiu abrir outra subárea de pesquisa, por meio da qual, produzimos o primeiro varistor à base de óxido de estanho”, contou o professor emérito.

Paralelamente aos projetos com empresas, o LIEC realizava, desde o início, pesquisas em cerâmica estrutural à base de óxido de zircônia estabilizado com terras raras e metais alcalinos terrosos. Nesse contexto, iniciou-se a colaboração do laboratório com o químico teórico Juan Andrés, professor da Universitat Jaume I (Espanha) – cooperação que já leva 29 anos de existência.

Quanto às atividades de extensão, o LIEC também tem exemplos bem-sucedidos, como o projeto por meio do qual levou conhecimento técnico a artesãos de cerâmica artística de 9 estados brasileiros.

No século XXI, de laboratório multidisciplinar a centro de desenvolvimento de materiais

O ano 2000 foi um ponto de inflexão na trajetória científica do LIEC. O laboratório foi aprovado na chamada de projetos CEPID da FAPESP, passando a se denominar Centro Multidisciplinar para o Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos (CMDMC), e tendo garantia de financiamento contínuo por 11 anos. Nesse contexto, foi criada a área de difusão do conhecimento, multiplicaram-se as colaborações internacionais (abrangendo mais de uma dúzia de países), e deu-se apoio à geração de empresas spin-off. Desse ambiente surgiram a Nanox, especializada em nanopartículas bactericidas e a CosmoScience, dedicada à caracterização de cosméticos.

“O LIEC nesse momento iniciou uma profunda modificação nas pesquisas de semicondutores cerâmicos, utilizando o método Pechini”, contou Longo. “Houve um crescimento significativo nas pesquisas em materiais piezoelétricos, sensores, partículas nanométricas e filmes finos para utilização em memórias não voláteis”, disse o fundador do LIEC.

Em 2013, o LIEC foi novamente contemplado com o projeto CEPID da FAPESP, passando a ser denominado Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF). Nesta fase, que se prolonga até a atualidade, a difusão do conhecimento cresceu notoriamente por meio do uso das redes sociais e da elaboração de vídeos, jogos educativos e programas de rádio e televisão. Além disso, pesquisadores do LIEC estabeleceram duas spinoffs, a NChemi Nanomaterials, de nanomateriais, e a Katléia, especializada em diagnóstico capilar. Nas atividades de pesquisa científica, o laboratório tem concentrado esforços na obtenção de nanopartículas semicondutoras com rígido controle da cinética da reação e da morfologia.

No evento do dia 23, o professor Longo agradeceu a todos que construíram e constroem a história do LIEC, à UFSCar e aos órgãos financiadores CAPES, CNPq, FAPESP e FINEP. Finalmente, Longo expressou algumas palavras para as novas gerações de pesquisadores, que darão continuidade ao trabalho. A eles, o professor emérito recomendou que plantem novas sementes para obterem outras colheitas, que criem seus próprios modelos e se reinventem.

A fala do professor emérito finalizou com uma convocatória: “Nestes momentos de crise moral e ética que atravessam o nosso país, aliados a um projeto silencioso de desmonte da pesquisa e do ensino público em todos os níveis, é imprescindível que reunamos energias para muitos enfrentamentos presentes e futuros”.

Na primeira linha, a partir da esqueda, professores Lúcia Mascaro, Ernesto C. Pereira, Edson R. Leite, Elson Longo, Flávio L. Souza, junto com alunos de pós-doutorado, doutorado, mestrado, e iniciação científica e funcionários do LIEC. Foto tirada em 2004, no Departamento de Química da UFSCar
Na primeira linha, a partir da esquerda, professores Lúcia Mascaro, Ernesto C. Pereira, Edson R. Leite, Elson Longo, Flávio L. Souza, junto com funcionários e alunos de pós-doutorado, doutorado, mestrado e iniciação científica do LIEC. Foto tirada em 2004, no Departamento de Química da UFSCar

Livro sobre materiais funcionais editado por pesquisadores do Brasil é lançado pela editora Springer.


ebookOs professores Elson Longo, diretor do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), e Felipe de Almeida La Porta, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), são os editores do livro “Recent Advances in Complex Functional Materials”, publicado pela editora Springer.

A obra reúne 17 capítulos de diversos autores, a maioria deles, de instituições brasileiras, sobre novas perspectivas para compreender e controlar as propriedades físicas e químicas de materiais funcionais complexos. Os textos abordam desde os métodos de fabricação até as propriedades e aplicações desses materiais. Além disso, discutem desafios e oportunidades do desenvolvimento de novos materiais funcionais capazes de resolver problemas associados a energias renováveis, saúde e meio ambiente, a partir do entendimento das propriedades físicas e químicas desses materiais.

Mais informações e venda do livro eletrônico (íntegra ou capítulos): http://www.springer.com/us/book/9783319538976#aboutBook

 

Feito no Brasil: incorporação de nanoestruturas de prata em produtos de higiene bucal elimina 99% das bactérias e fungos.


Crédito: Divulgação/CDMF

Pesquisa de incorporação da prata com propriedades bactericidas em superfícies desenvolvida pelo CDMF, um dos CEPIDs da FAPESP, é aplicada em escovas de dente.

A OralGift, empresa com 12 anos de experiência na área de higiene bucal, em parceria com o Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), e a NANOX Tecnologia, lançou uma nova linha de produtos com a tecnologia NanoxClean. Fabricados com nanoestruturas de prata incorporadas à matéria prima, os produtos têm uma superfície protegida da ação de microrganismos e bactérias.

Os pesquisadores responsáveis pelo trabalho explicam que os ambientes úmidos, especialmente os banheiros, apresentam uma grande quantidade de bactérias e fungos. Quando as escovas de dente são deixadas expostas, a possibilidade de contaminação é alta.

A tecnologia de incorporação de nanoestruturas de prata elimina 99% das bactérias e fungos que se acumulam na porta e suporte de escovas de dente, estojos que são utilizados para guardar essas escovas e nos higienizadores de língua.

O diretor do CDMF, professor Elson Longo, explica a importância da parceria entre o desenvolvimento em pesquisa na universidade com a inovação em escala industrial das empresas. “A Nanox é uma empresa de primeiro mundo em inovação e com alta tecnologia. Ela desenvolve produtos baseados em nanotecnologia, principalmente na área da saúde. Esta inovação lançada no mercado é mais um exemplo de criatividade na transformação do conhecimento em riqueza para o país”.

Sobre o CDMF

O Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) apoiados pela FAPESP, e o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN/CNPq), com participação da Universidade Estadual Paulista (Unesp), Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), Universidade de São Paulo (USP) e do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen). Perfil no Facebook: https://www.facebook.com/INCTMNCMDMC

NANOX

A NANOX Tecnologia tem sede em São Carlos e nasceu de um projeto desenvolvido por três jovens estudantes da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). O trabalho foi aperfeiçoado durante a pós-graduação no Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus Araraquara.

A empresa foi uma das primeiras no setor de nanotecnologia do Brasil e hoje é considerada a maior da área no país, sendo a primeira empresa nacional a exportar nanotecnologia.

Fonte da notícia

Fernanda Vilela – Assessora de Comunicação do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF).
(16) 9 8178-2748
(16) 3351-8214
fernandavilela@liec.ufscar.br