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Empresa tem planos para imprimir corações humanos no espaço

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Pensar em uma fábrica espacial com aparelhos biotecnológicos fabricando dezenas ou centenas de corações humanos na órbita terrestre parece mais um devaneio da trama do próximo blockbuster de ficção científica produzido por Hollywood. Por mais improvável que pareça esse vislumbre futurista, entretanto, ele pode estar mais perto de se concretizar do que imaginamos.

Uma empresa sediada na pequena cidade de Greenville, Indiana, nos Estados Unidos, está prestes a lançar para a Estação Espacial Internacional (ISS) seu primeiro protótipo de uma impressora 3D cujo objetivo é justamente testar e aprimorar as complexas tecnologias necessárias para manufaturar tecidos cardíacos em um complexo científico orbital. Batizado de BioFabrication Facility (BFF), o dispositivo desenvolvido pela Techshot em parceria com a Nasa deve ser lançado em julho a bordo de uma cápsula da SpaceX, na missão CRS-18.

De acordo com Rich Boling, vice-presidente de avanço corporativo da Techshot, o BFF recentemente passou por testes críticos em Huntsville, Alabama, no Centro de Voos Espaciais Marshall, da NASA, e neste momento o dispositivo está em fase final de montagem e preparação antes de ser despachado para o lançamento. As tecnologias por trás da iniciativa vêm sendo desenvolvidas pela empresa há mais de 20 anos.

A primeira placa de cultivo de células da Techshot foi lançada ao espaço em 1998 no ônibus espacial Discovery e operada pelo lendário astronauta John Glenn, primeiro norte-americano a orbitar a Terra, em 1962. Em seu retorno ao espaço, Glenn era senador dos EUA e se tornou a pessoa mais velha a viajar para fora do planeta, com 77 anos. O projeto do BFF é uma extensão de um programa iniciado pela empresa em 2015 para desenvolver vasos sanguíneos artificiais.

No ano seguinte, uma primeira versão da impressora foi testada em uma versão modificada do avião 727 da Boeing operado pela Zero Gravity Corporation. “Nós testamos a habilidade do protótipo de imprimir com células-tronco de humanos adultos em queda livre, onde experienciamos a microgravidade”, disse Boling. “Desde o verão de 2016, temos refinado nosso design e construído protótipos cada vez mais complexos.”

Cientistas trabalham na fabricação de impressora 3D (Foto: Divulgação)

Mas você deve estar se perguntando: por que seria mais vantajoso cultivar corações em uma estação orbital e não aqui na Terra? O problema é que a produção artificial desses delicados tecidos biológicos acaba não resistindo à implacável gravidade terrestre. Esforços para produzir órgãos complexos em laboratório têm avançado bastante nos últimos anos, mas eles sucumbem diante do próprio peso se não forem estabilizados por um intrincado aparato que sustenta as frágeis estruturas como se fosse um andaime.

A Techshot está convicta de que a fabricação de órgãos vitais é mais eficiente no espaço do que na superfície terrestre. Boling explica que a impressão biológica utilizando apenas células e nutrientes é o melhor cenário para a saúde do tecido, mas isso é simplesmente inviável aqui no solo. “Imprimir com uma biotinta dessas na Terra resultaria apenas em uma massa disforme”, afirma.

Para garantir que os corações não desabem perante à gravidade terrestre, os cientistas precisam injetar químicos na mistura que aumentam a viscosidade das camadas impressas. Mas isso acaba comprometendo a movimentação e crescimento das células cardíacas. Só que os órgãos produzidos em órbita acabariam sucumbindo da mesma forma quando reentrassem na atmosfera — é por isso que a Techshot concebeu o ADSEP, um processador que garante a integração e amadurecimento dos tecidos.

Dentro desse biorreator podem ser alojadas até três placas com impressões cardíacas frescas, que devem permanecer ali por várias semanas até estarem fortalecidas e resistentes o bastante para resistir ao retorno à gravidade. Mas há um longo caminho pela frente antes da fabricação de corações no céu. “Imprimir órgãos inteiros provavelmente vai requerer a inclusão da nossas tecnologias de vasos sanguíneos artificiais, que nós vamos produzir na Terra e mandar ao espaço para que o BFF imprima ao redor”, explica Boling.

Apesar de ser um primeiro passo, ainda há uma longa jornada entre o lançamento do primeiro protótipo do BFF para a estação espacial e a produção de órgãos no espaço. A Techshot estima que a tecnologia esteja madura o bastante em 2025, mas que outros dez anos sejam necessários para que o processo seja regulamentado. O grande trunfo do conceito é que os órgãos seriam fabricados a partir das células-tronco do próprio paciente à espera do transplante, o que elimina as chances de rejeição.

Protótipo da impressora para a impressão de órgãos (Foto: Divulgação)

É por isso que a empresa defende que a empreitada seja comercialmente viável. “A partir da perspectiva do custo, nós acreditamos que tecidos manufaturados no espaço a partir das células-tronco do próprio paciente vão ser mais baratos do que diversos transplantes de doadores ao longo da vida, além do uso de drogas anti-rejeição e os efeitos colaterais desses medicamentos quando órgãos de doadores são utilizados”, afirma o executivo.

Após testar seus próprios protocolos, a Techshot vai disponibilizar sua plataforma biológica na ISS para que grupos de pesquisa do mundo todo também desenvolvam estudos no BFF. Se o projeto der certo e se mostrar sustentável, promete ser um grande alento às multidões de pacientes à espera de um órgão. Em 2017, cerca de 7,6 mil transplantes de coração foram realizados no mundo — mas milhares de pessoas morrem na fila. Pode ser que, no final das contas, a salvação delas venha do espaço.

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Ciência

Crescer sem culpa; o agronegócio pode ser uma atividade sustentável

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Estudo mostra que é possível triplicar a produtividade bovina brasileira sem aumentar o desmatamento

MALTRATADO – O cerrado: sem lei de proteção, a região já teve 51% de sua área devastada para pastagem ou lavoura (Nelson Almeida/AFP)

O Brasil tem mais de 240 milhões de hectares abertos para agricultura e pastagem — quase o equivalente ao território da Argentina. Restaurar e ampliar a capacidade produtiva do país sem que isso seja sinônimo de desmatamento é um grande desafio. Pesquisa desenvolvida ao longo dos três últimos anos pela Universidade Estadual Paulista (Unesp) propõe uma engenhosa solução para o problema. Ela mostrou que adubar as ­áreas de pastagem com nitrogênio, obtido em insumos agrícolas compostos de ureia, pode triplicar a produtividade da bovinocultura brasileira.

“Precisamos pensar em uma solução para a produção animal que seja sustentável econômica e ecologicamente”, diz o zootecnista Ricardo Reis, coordenador do estudo. “Sem lucro, o produtor não vai fazer a conservação do solo. Sem floresta, não teremos agronegócio.” De acordo com o trabalho da Unesp, realizado no interior paulista, a fórmula ideal para melhorar a qualidade do pasto é a aplicação de 90 quilos de nitrogênio por hectare para cada 4,64 cabeças de gado. Com isso, os animais ficam bem nutridos — e de forma mais rápida. Os testes serão agora reproduzidos em outras regiões para que se entendam as necessidades específicas de cada local.

Em geral, o agronegócio chega a uma área preservada, desmata a vegetação para abrir campos de pastagem ou lavoura e, quando o solo se esgota, sai em busca de novas áreas, fazendo assim crescer o desmatamento. Segundo um relatório divulgado em 2016 pela FAO, entre 1990 e 2005, 71% do desmatamento na América do Sul foi motivado pela demanda por pastos. No Brasil, o índice chegou a 80%. Em decorrência sobretudo da expansão do agronegócio, o cerrado já registra devastação em 51% de sua área. Ao contrário da Amazônia, o cerrado não possui leis específicas de proteção, o que o deixa mais vulnerável. Daí a importância de pesquisas como a da Unesp, capazes de provar que crescimento não precisa, necessariamente, rimar com desmatamento.

 

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Ciência

Evidências condenam a maconha

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Os riscos

Folhas de maconha (Victoria Bee Photography/Getty Images)

Em fevereiro deste ano, uma das publicações científicas mais respeitadas do mundo, o JAMA Psychiatry, divulgou um artigo que traz uma conclusão alarmante: quem usa maconha na adolescência tem um risco maior de desenvolver depressão ou comportamento e pensamento suicida anos mais tarde.

O que qualifica este artigo? Os pesquisadores analisaram os resultados de 11 trabalhos internacionais publicados com os melhores critérios científicos, envolvendo, no total, 23.317 participantes, da juventude até a fase adulta. Eles foram divididos em dois grupos, um era composto por pessoas que consumiram maconha até os 18 anos de idade e o outro por aqueles que não fizeram uso da droga neste mesmo período. O que fizeram foi medir o impacto real da cannabisna vida dos pesquisados, utilizando sofisticadas análises estatísticas. E os resultados impressionam – de uma forma negativa.

Quem usa maconha na adolescência tem um risco 37% maior de ter depressão na fase adulta, do que aqueles que não fizeram uso da droga neste período.  As conclusões não param por aí. Estes mesmos usuários também têm 50% mais chances de apresentarem pensamentos suicidas e um risco de tentativa de suicídio três vezes maior do que quem não usou maconha. Tal análise confirma vários estudos anteriores que mostram a vulnerabilidade do cérebro em sua fase de desenvolvimento, dos 15 aos 25 anos, quando exposto às drogas.

Suas características, como número de usuários, período de observação e credibilidade dos dados analisados, além da metodologia utilizada, elegem este trabalho como um dos mais relevantes já feitos nesta área, fazendo com que seja impossível ignorar tal evidência. Não se trata de achismo e sim de um trabalho científico sério.

O assunto é extremamente pertinente, pois aqui no Brasil estão acontecendo duas importantes iniciativas ligadas a uma eventual legalização das drogas. Deve ser retomado neste mês, no Supremo Tribunal Federal (STF), o julgamento da descriminalização do porte de drogas para uso pessoal. Quando foi interrompido, em 2017, o ministro Gilmar Mendes votou a favor da descriminalização de todas as drogas. Luis Roberto Barroso e Edson Fachin, por sua vez, votaram pela descriminalização apenas da maconha, sendo que o ministro Barroso sugeriu a fixação de um limite de 25 gramas para a posse da droga. Se prevalecer essa tendência as drogas serão legalizadas de fato no Brasil.

O papel do STF não é de fazer leis. A orientação da política de drogas brasileira cabe ao legislativo, aos representantes eleitos pela população. As drogas matam, provocam imenso estrago na saúde pública e sequestram a esperança e o futuro de milhões de jovens. Não é assunto para ser decidido por um colegiado, sobretudo de costas para a cidadania. Encerro como comecei: as evidências condenam a maconha e as políticas públicas irresponsáveis.

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Ciência

Novo método usa calor produzido pela luz no tratamento do câncer

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Técnica desenvolvida na USP de São Carlos usa luz infravermelha para induzir a morte de células cancerosas por hipertermia

O calor gerado pela luz induz a morte das células tumorais (Jonathan Pow/Getty Images)

Um método otimizado para o tratamento de tumores baseado no uso do calor produzido pela luz (fototermia) foi desenvolvido por pesquisadores do Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia (GNano) do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP).

A técnica consiste em usar nanocápsulas feitas com membranas obtidas de células cancerosas para transportar antitumorais e materiais fotoativos (ativados pela luz) em escala nanométrica (da bilionésima parte do metro) até um tumor. Ao serem irradiadas por luz infravermelha, as nanocápsulas de membrana se rompem e liberam o material presente em seu interior. O calor gerado pela luz promove o aquecimento do material fotoativo, induzindo a morte das células tumorais por hipertermia.

O trabalho foi desenvolvido durante o doutorado de Valéria Spolon Marangoni, bolsista da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). Resultados da aplicação do método no tratamento de câncer de bexiga em animais foram apresentados durante o Simpósio de Pesquisa e Inovação em Materiais Funcionais, promovido pelo Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) nos dias 23 e 24 maio na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

O CDMF é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) apoiado pela FAPESP.

“Desenvolvemos um nanocarreador que pode ser um potencial candidato para melhorar o transporte, a liberação e a ativação de fármacos usados no tratamento do câncer por fototermia”, disse Valtencir Zucolotto, professor do IFSC-USP e orientador da pesquisa, durante o evento.

O novo sistema foi desenvolvido a partir de nanopartículas feitas de materiais chamados de teranósticos – com aplicações simultâneas em terapia e em diagnóstico – desenvolvidos pelos pesquisadores nos últimos anos.

Ao serem colocadas no sistema circulatório, essas nanopartículas tendem a migrar e a se incorporar a células tumorais. Sua localização no organismo pode ser mapeada por meio de tomografia, ressonância magnética ou de espectroscopia fotoacústica, por exemplo.

Uma vez visualizadas, é possível promover o aquecimento das nanopartículas por magneto – se possuírem um núcleo magnético, como a magnetita, por exemplo – ou por fototermia, a fim de promover a morte das células tumorais a que estão incorporadas por hipertermia.

“Ao serem irradiadas por luz infravermelha, nanopartículas de óxido de grafeno incubadas em células Hela [tipo de célula ‘imortal’, que pode ser cultivada em laboratório indefinidamente], por exemplo, promovem um aquecimento de oito a 12 graus nessas células, induzindo-as à morte”, disse Zucolotto.

Nanobastões de ouro

Além do grafeno, os pesquisadores têm usado ouro para criar as nanopartículas teranósticas nas formas de estrelas e de bastões. Com esses formatos, explicaram, o nanomaterial se torna capaz de absorver luz no infravermelho e promover aquecimento.

As nanopartículas de ouro com forma esférica, apesar de serem muito boas para aplicação em sistemas de entrega de fármacos [drug delivery], só absorvem luz na região visível do espectro eletromagnético. “Isso impede o uso em fototermia, pois a luz visível não atravessa os tecidos como a luz infravermelha”, comparou Zucolotto.

Nos últimos anos, porém, engenheiros de materiais descobriram que ao “esticar” um pouco nanopartículas esféricas de ouro elas ganhavam a forma de bastões, o que lhes confere um modo vibracional eletrônico longitudinal que permite a absorção de luz no espectro infravermelho.

Com base nessa descoberta, os pesquisadores do IFSC-USP começaram a produzir nanobastões de ouro e testá-los no tratamento de alguns tipos de câncer por fototermia.

Para transportar esses compostos para as células alvos foram desenvolvidas nanocápsulas feitas de membranas celulares cultivadas em laboratório, obtidas de linhagens de tumor de pulmão, por exemplo.

Hoje, a maioria das nanocápsulas para carrear fármacos e moléculas pelo organismo e entregá-los em regiões específicas ou dentro de células são fabricadas a partir de lipídeos e polímeros.

Segundo Zucolotto, a entrega dos compostos por meio de nanocápsulas feitas com membranas de células é mais eficiente por serem constituídas do mesmo material das células-alvo.

“Como as nanocápsulas de membrana celular têm composição muito parecida com as de células tumorais, com proteínas como as galectinas, o reconhecimento e a adesão entre elas é facilitado. Isso permite que as nanocápsulas tenham uma interação maior com as células-alvo e consigam entregar com mais eficiência o material que carregam”, disse.

Por meio de melhorias na técnica de obtenção dessas nanocápsulas, os pesquisadores têm conseguido colocar uma maior quantidade de nanobastões de ouro e de antitumorais em seu interior.

Em um estudo recente, publicado na revista Applied Bio Materials, eles usaram nanobastões de ouro e o quimioterápico betalapaxona, envoltos em nanocápsulas de membrana celular, para tratar tumores de bexiga induzidos em camundongos.

Os resultados dos experimentos, feitos em colaboração com o professor Wagner José Fávaro, do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), mostraram que as nanocápsulas se ligaram aos tumores. Ao serem irradiadas com luz infravermelha uma única vez, por dois minutos, as cápsulas de membrana se romperam e liberaram os nanobastões de ouro e a betalapaxona entre dez e 20 minutos depois de iniciado o processo.

As análises dos tecidos também revelaram que nenhum dos tumores na bexiga dos animais cresceu e alguns até regrediram.

“Constatamos que esse método de tratamento promoveu a destruição das células cancerosas por fototermia e por quimioterapia de foma sinérgica”, disse Zucolloto.

O artigo Photothermia and activated drug release of natural cell membrane coated plasmonic gold nanorods and β-Lapachone (DOI: 10.1021/acsabm.8b00603), de Valeria S. Marangoni, Juliana Cancino Bernardi, Ianny B. Reis, Wagner J. Fávaro e Valtencir Zucolotto, pode ser lido na revista Applied Bio Materials em https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsabm.8b00603.

 

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