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Micropartículas: A pequena arma no tratamento de doenças

Hoje em dia, combatemos diversas doenças utilizando vacinas e administração de fármaco via intravenosa. No entanto o problema desse método é a liberação do fármaco no corpo humano. Geralmente a liberação é realizada sem controle, sendo muitas vezes necessária mais de uma dose para que surja algum efeito no paciente.

Uma alternativa são micropartículas construídas de polímeros biocompatíveis (que possuem afinidade com organismos vivos e não são tóxicos) para auxiliar na entrega de fármacos. Essas micropartículas auxiliam na liberação do fármaco de forma sustentada. Por serem geralmente construídas de géis porosos e não tóxico como: colágeno, alginato ou agarose. Esses materiais são mais facilmente assimiladas pelo organismo humano.

Figura: Ilustração de biomoléculas. Créditos: Phys.org

Mas afinal, como ocorre essa liberação sustentada? Como se trata geralmente de uma matriz porosa, a transferência de massa ocorre nos poros, o que dificulta que a entrega dos fármacos seja liberada toda de uma vez. A liberação ocorre de forma gradual e contínua. Outro fator interessante é que as micropartículas podem ser modificadas para atingir uma célula alvo, por exemplo, células tumorais. É possível modificar a superfície da micropartícula com alguma proteína sinalizadora para aquele tipo específico de célula, tornando a entrega do fármaco mais efetiva.

Segundo a mestranda Bruna Gregatti de Carvalho, que trabalha como a produção de micropartículas de alginato na Universidade Estadual de Campinas, o uso das micropartículas são interessante no aspecto biotecnológico, visto que o paciente não necessita tomar diversas doses do medicamento. Além disso, a cientista explica que as mesmas micropartículas, também podem ser utilizadas na terapia gênica, visto que protege o material genético: “Mesmo o material genéticas estando dentro de uma nanopartícula, as micropartículas podem ser interessante, visto que ela age como mais uma barreira para a entrega do material, dificultando que o material genético seja degradado pelo o organismo humano”.

Em época em que vacinas e tratamentos convencionais estão sendo questionado, tecnologias como essas podem se tornar poderosas ferramentas ao combate de diversas doenças.

 

Referências
TELLECHEA, A. et al. Alginate and DNA gels are suitable delivery systems for diabetic wound healing. Int. J. Low. Extrem. Wounds (2015).
LI, J & MOONEY, D. Designing hydrogels for controlled drug deliver. Nature reviews materials (2016).

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Microrganismos da pesada e o Bioterrorismo

Alguns microrganismos, além de patógenos, também podem ser usados como armas, e podem causar grandes estragos.  Bioterrorismo é como chamamos a liberação proposital de agentes biológicos, como vírus e bactérias capazes de causar doenças. O patógeno utilizado no Bioterrorismo é chamado de Arma Biológica.

B1      Símbolo de Risco Biológico, muito associado ao Bioterrorismo, mas também é visto nos materias e descartes de resíduos com risco biológico, como amostras de sangue, culturas de microrganismos, entre outros.

Armas biológicas se baseiam no uso de microrganismos, um recurso de fácil obtenção e reprodução, já que existem diversas formas de se produzir bactérias e vírus em grande quantidade. Além disso, com o avanço da Biotecnologia e da Engenharia Genética, novas formas de disseminação mais eficazes são possíveis. As armas biológicas tem um custo menor do que armas nucleares ou químicas, por exemplo, porém é preciso grande aporte tecnológico para o seu controle. Ou seja, talvez seja mais fácil reproduzir bactérias, mas é mais difícil dizer a elas qual é exatamente o seu alvo! O risco de fugirem do controle e atacarem tanto inimigos quanto aliados é muito grande, por isso várias convenções políticas já tentaram proibir o seu uso para sempre…

Mas, essas armas sempre foram de grande interesse para alguns países, como Estados Unidos, Rússia, Japão e Coréia do Norte, devido ao seu grande potencial de dano. Podem causar milhares de mortes, debilitação e incapacitação, e espalham, além de doenças, o PÂNICO!

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Soldados vestidos com proteção contra armas biológicas durante a 2° Guerra Mundial.

Não é qualquer microrganismo que pode ser usado com fins bélicos. Um microrganismo patogênico é considerado uma potencial arma biológica, quando:
1) Causa doença grave;
2) A dose necessária para o efeito é baixa
3) Período de incubação curto
4) População não tem imunidade
5) Tratamento difícil
6) Disseminação fácil (água, ar)
7) Produção fácil em grandes quantidades
8) Estável quando estocado.

Alguns dos patógenos que se encaixam nessas características, são a bactéria conhecida como Antraz, a bactéria Yersinia pestis (agente da peste negra), e vírus hemorrágicos como Ebola e Marboug, e outros como a Varíola.
A história mundial já nos deu algumas amostras do que esse tipo de arma pode fazer. Em 2001 e 2002, nos Estados Unidos, algumas figuras importantes receberam pelo correio, envelopes contendo esporos de Antraz, o Bacillus anthracis, que causa grave doença respiratória, e se não tratada rapidamente, leva à morte em quase 100% dos casos, além disso, o diagnóstico preciso é difícil.  O Antraz continua sendo uma preocupação, ainda mais com a situação muito complicada da Coréia do Norte, uma potência bélica que tem feito muitas ameaças à paz mundial. O país nega estar produzindo armas biológicas, mas…
Melhor prevenir, e com esse pensamento a Coréia do Sul, vizinha e apavorada, desenvolveu uma mistura de microscopia com inteligência artificial, capaz de detectar com 96% de precisão o bacilo do Antraz. A detecção se baseia na obtenção de fotomicrografias que são analisadas por microscopia eletrônica de transmissão (MET), que tem um aumento inicial de 20.000 vezes, permitindo a identificação de esporos e partículas virais. Essa tecnologia pode ser acoplada à câmeras digitais, por exemplo, onde já irão fazer o rastreio dessas possíveis armas.

 

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Esquema ilustrativo do CDC sobre o Antraz e sua disseminação.

Na 2° Guerra Mundial o Japão liberou uma chuva de pulgas sobre a China. Como assim? Isso mesmo, com aviões, o Japão pulverizou pulgas sobre o inimigo, mas não eram quaisquer pulgas, os animais estavam contaminados com a Yersinia pestis, bactéria causadora da Peste Negra ou Peste bubônica, que assolou a Europa nos anos 1300, matando cerca de 200 milhões de pessoas, aproximadamente um terço da população total da Europa. Hoje esse número representaria a população inteira do nosso país!!!
A peste é altamente contagiosa e afeta também animais, roedores tornam-se o reservatório da doença, e a pulga do rato o principal agente transmissor. A peste não tem tratamento, de forma que só sobreviveu à ela quem tinha imunidade. A probabilidade da disseminação proposital desse patógeno causar uma catástrofe de proporções inimagináveis é muito grande. Não acho que deveríamos brincar com essa bactéria, não é mesmo? Na idade média, cadáveres de pessoas com a Peste eram jogados em rios e poços, com intuito de contaminar o suprimento de água dos inimigos, já demonstrando conhecimento do potencial disseminador desse microrganismo.

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I Medici della Peste – Litografia que retrata os médicos da peste. Apesar do aspecto assustador da máscara utilizada, que ficou associada à morte, a ideia era diminuir o contato com os pacientes contaminados.

Conscientemente ou não (há divergências) os colonizadores europeus trouxeram para a América a Varíola, que dizimou os povos indígenas da América Latina. Não existia essa doença na América, e por isso os indígenas não tinham imunidade e sofreram muito. Os colonizadores davam aos indígenas roupas dos doentes, e como a doença é altamente contagiosa, causou muitos estragos. Para quem ficou curioso sobre o tema, veja esse texto muito interessante sobre a varíola no Brasil Colonial .

A Varíola foi erradicada em 1980 com o uso da vacina. Atualmente, existem apenas dois laboratórios que possuem espécimes da Varíola, um nos Estados Unidos e outro na Rússia. Irônico não é? Deve ser para manter equilibrada a balança mundial…

Pensou-se em destruir todas as cepas, mas sempre fica aquele medo, se a doença retornar, como iremos estudá-la? E assim continua-se preservando o vírus em laboratórios de altíssima segurança.

Outros vírus, como Ebola e Marboug também são altamente contagiosos e letais, causam infecções com febre e hemorragia e não possuem cura. Até os cadáveres são contagiosos.

O C.D.C (Center for Control and Prevention of Diseases) classifica todos os agentes quanto ao seu risco individual e de disseminação para a comunidade, o que implica também em seu potencial para o bioterrorismo. O Antraz é considerado um agente de risco A, bem como vírus que causam febres hemorrágicas. Os organismos classificados como risco A possuem alto risco de contaminação individual e alto risco de disseminação para comunidade, sendo responsáveis por doenças graves.

Apesar de possível e alarmante, ataques bioterroristas precisam de uma logística complicada, de forma que bombas ainda são bem mais efetivas.

Mas o que podemos fazer para prevenir um ataque biológico? Investimento em:
– Diagnóstico clínico e laboratorial rápido e preciso
– Tratamentos e novos antibióticos
– Novas vacinas

Quanto mais se entender a respeito desses microrganismos, mais seguros estaremos.

ALERTA DE SPOILER: Mas essas ideias continuam mexendo com o imaginário de muita gente. Dan Brown, o célebre escritor de Código da Vinci, nos presentou com o livro O Inferno, onde os mocinhos lutam contra um ataque bioterrorista. Mas, o objetivo desse ataque não é a guerra, e sim o controle do crescimento populacional. Já falei demais…

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Referências:

Barth, Ortrud Monika, Bioterrorismo e microrganismos patogênicos História, Ciências, Saúde – Manguinhos, vol. 20, núm. 4, octubre-diciembre, 2013, pp. 1735-1749, Fundação Oswaldo Cruz
Rio de Janeiro, Brasil

Cross AR, Baldwin VM, Roy S, Essex-Lopresti AE, Prior JL, Harmer NJ. Zoonoses under our noses. Microbes Infect. 2018 Jun 18. pii: S1286-4579(18)30125-4. doi: 10.1016/j.micinf.2018.06.001. [Epub ahead of print]

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Mudanças climáticas potencializam a resistência a antibióticos

Que a resistência a antibióticos é uma questão preocupante, muita gente sabe. O tema vem sendo cada vez mais debatido em cúpulas de altas negociações e entre governos. No ano passado, a Organização das Nações Unidas (ONU) deu atenção especial à questão em sua 72ª Assembleia na sede da Organização, em Nova York. Afinal, um problema que causa a morte de 700 mil pessoas por ano atualmente – e pode matar 10 milhões de pessoas por ano em 2050, superando todos os tipos de câncer e diabetes – é um problema que não pode ser ignorado.

Especialistas e formuladores de políticas públicas estão alarmados e alertam para o uso indiscriminado de antibióticos em pessoas e animais. Em muitos lugares, antibióticos são vendidos sem receita, as pessoas não seguem o tratamento até o fim ou mesmo fazem uso desse tipo de medicamento para tratar infecções de causa viral, como a gripe. Some-se isso ao ritmo lento no desenvolvimento de novos medicamentos de maior eficácia no tratamento de infecções bacterianas, a resistência de bactérias a antibióticos só piora. Há quem tema que a medicina sofra um “retorno à idade das trevas”, quando infecções simples matavam.

O que muita gente não deve saber, no entanto, é que as mudanças climáticas têm um papel importante na disseminação da resistência bacteriana a antibióticos. Um estudo publicado recentemente na revista Nature Climate Change indica que, quanto maior o aumento da temperatura, maior a incidência de infecções resistentes a tratamentos com antibióticos.

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Klebsiella pneumoniae. Imagem: NIAID

Os líderes do estudo, Derek MacFadden e Sarah McGough, pesquisadores da Harvard Chan School of Public Health, constataram, junto com seus colegas, que uma mudança de 10ºC na temperatura aumentaria a resistência da Escerichia coli, causadora de infecções urinárias, em 4,2%; sob as mesmas condições, a resistência da Klebsiella pneumoniae, causadora de pneumonia, aumentaria em 2,2%; e a Staphylococcus aureus, responsável por doenças como a meningite, aumentaria sua resistência a antibióticos em 2,7%.

A pesquisa teve como amostra os Estados Unidos e levou em conta padrões de resistência bacteriana registrados em uma extensa base de dados com índices de resistência por antibiótico e por bactéria entre 2013 e 2015. Os dados foram recolhidos de hospitais, laboratórios e unidades de observação em todo o país e foram cruzados com taxa de prescrição de antibióticos por região e também com a densidade populacional de diferentes regiões dos EUA. Para analisar a relação com o clima, os pesquisadores usaram uma série histórica de variação de temperatura que ia de 1980 a 2010 em todas as regiões dos EUA.

Os pesquisadores perceberam, também, que nos estados do sul do país – com temperatura mais alta que os do norte em razão da latitude onde estão – a prescrição de antibióticos era, em geral, maior que nos estados mais ao norte. Isso faz sentido quando se pensa que temperaturas mais altas facilitam a transferência de genes de resistência a antibióticos, que é uma das hipóteses que o estudo levanta. A questão é que uma maior prescrição de remédios coincidiu com mais resistência a tratamentos para as três bactérias analisadas.

O que acontece nos Estados Unidos possivelmente se repete com uma frequência muito maior em países em desenvolvimento. Na Índia, por exemplo, há uma preocupação muito grande com a prescrição indiscriminada de antibióticos e o uso incorreto deles, que é algo bastante comum por lá.

Se a relação entre mudanças climáticas e resistência bacteriana for confirmada por mais estudos, podemos estar diante de um desafio imenso – que não vai poupar nenhum continente. Além disso, este é um problema que pode possivelmente bater com mais força nos países em desenvolvimento, que estão em sua maioria próximos à linha do Equador e é onde os efeitos das mudanças climáticas vão ser sentidos com mais intensidade.

A questão é que precisamos falar mais sobre a resistência bacteriana a antibióticos. Num mundo em que as mudanças climáticas são uma questão incontornável agora – e mais ainda em um futuro próximo – precisamos ter em mente que tudo vai ser alterado pelo clima. Bactérias de hospitais e nos alimentos que consumimos, inclusive. Para não sermos pegos de surpresa, precisamos começar a conversar mais seriamente sobre este problema – problemão – nas nossas casas e com nossos conhecidos. A comunidade médica precisa ser mais criteriosa em prescrever medicamentos – é preciso parar de receitar antibióticos para qualquer diagnóstico de “virose”. Muita gente toma antibiótico porque o médico diz que é para tomar.

Precisamos exigir menos uso de antibióticos na agricultura e parar de usar esse tipo de medicamento para tratar gripe. Quem sabe uma ação coletiva coordenada pegaria as bactérias de surpresa, mesmo ajudadas pelas mudanças climáticas?

Saiba mais

MacFadden et al. Antibiotic resistance increases with local temperature. Nature Climate Change, 21 de maio de 2018

Antibiotic Resistance. World Health Organization, 5 de fevereiro de 2018

A “epidemia” que matará mais gente do que o câncer (se não for evitada). El País Brasil, 22 de setembro de 2017

Por que o mau uso dos antibióticos é uma ameaça para a saúde de toda a população. Gaúcha ZH, 29 de julho de 2016

Superbactérias avançam no Brasil e levam autoridades de saúde a correr contra o tempo. BBC Brasil, 11 de julho de 2017

Plano de combate à resistência a antibióticos deve ser concluído em 2018. O Globo, 11 de novembro de 2017

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Em 1919 a teoria de Einstein foi confirmada no Ceará

Texto escrito em parceria com @ruajosephine.

Há 99 anos, em 29 de maio de 1919, uma equipe de cientistas estava em Sobral, cidade do Ceará, para comprovar a teoria da gravitação de Albert Einstein — a Teoria da Relatividade Geral — a partir de um eclipse solar.  Isso mesmo! Foi em terras brasileiras, marcadas pela seca e muitas histórias contadas em cordéis, que uma equipe bem diversa de físicos e astrônomos brasileiros, ingleses e americanos, enviada pelo astrônomo inglês Sir Eddington comprovou a arretada e soberana Teoria da Relatividade Geral! [1] Além dessa expedição no Ceará, Sir Eddington liderava pessoalmente outra equipe que estava na Ilha do Príncipe, na África, para corroborar com tal comprovação científica. Mas vamos trazer um ponto de vista brasileiro, especificamente cearense para essa história!

Foto 1: A tranquilidade no olhar de Albert Einstein ao comprovar sua teoria da Relatividade Geral.

Antes desse feito o mundo vivia uma ciência fixa, sem muitas contradições desde 1666, com a teoria da Gravitação Universal muito bem estruturada por Isaac Newton, que dizia que a velocidade da luz poderia ser somada à rapidez daquilo que a emitia, num universo onde o tempo era constante e o espaço absoluto. Tudo começou a mudar na virada do século XIX para o XX, quando as equações do escocês James Maxwell passaram a demonstrar que a velocidade da luz é que é constante e não poderia ser somada à nada.

Nesse contexto Einstein criou a teoria da Relatividade Restrita, que descreve a física do movimento na ausência de campos gravitacionais. Essa teoria era incompatível com a teoria da gravitação de Newton. Uma nova teoria da gravitação seria necessária para explicar fenômenos gravitacionais em alta velocidade (comparáveis à velocidade da luz) ou com altas energias. Vale lembrar que a teoria de Newton e a teoria de Einstein coincidem em baixas energias/velocidades. Foi chutando o balde, abandonando a solidez da teoria de Newton e considerando as equações de Maxwell, Einstein chegou a Teoria da Relatividade Geral, base da ciência moderna, que prever que a matéria (planetas, estrelas, etc) é responsável por mudar a geometria espaço-tempo do universo, que passa a ser relativa. Mas como comprovar essa teoria?

Para verificar a Relatividade Geral era preciso fotografar o céu durante um eclipse solar: se a teoria de Newton estivesse correta, não veríamos a imagem de uma estrela atrás do Sol porque a luz da estrela seria interrompida pelo próprio Sol. Já se a teoria de Einstein estivesse correta, seríamos capazes de ver a imagem da estrela porque a luz emitida seria distorcida de tal forma que a estrela aparentaria estar ao lado do Sol ao invés de atrás. Para concluir qual teoria estava correta, os cientistas precisaram comparar essa fotografia com outra, daquele mesmo grupo de estrelas, numa noite normal, quando o Sol já houvesse mudado para outra posição.

Para entender melhor, imagina que você está vendo TV e alguém coloca um balde de pipoca exatamente entre você e a tela, atrapalhando a sua visão. A luz da tela não consegue chegar até você porque ela não atravessa o balde de pipoca, certo? Agora troca a imagem da TV pela imagem da estrela e o balde de pipoca que estava te atrapalhando pelo Sol. A teoria de Newton diz que você não virá a luz da estrela pelo mesmo motivo que você não vê a tela da TV quando tem um balde de pipoca na sua frente. Já a teoria de Einstein diz que se massa intrometida (do Sol durante o eclipse ou do balde de pipoca) é o grande o suficientemente, ela distorce o espaço ao seu redor. Einstein previu que o Sol causaria esse efeito no espaço e curvaria a luz que passasse por ele, como acontece no caso da luz de estrelas posicionadas atrás do Sol durante o eclipse solar. Foi para fotografar essa curva que a luz faz ao passar pelo Sol que os astrônomos foram à Ilha do Príncipe e à Sobral, no Ceará. [2]

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Foto 2: Eclipse solar de Sobral, em 1919.

A comprovação da Teoria da Relatividade Geral de Einstein, a partir do que se viu na escuridão do eclipse solar em Sobral, foi apresentada em novembro de 1919, durante a reunião da Sociedade Real Astronômica  (Royal Astronomical Society), em Londres, modificando a forma como a humanidade entende a física.

Hoje a cidade de Sobral muito se orgulha de ter sido palco do triunfo desse cientista universal. Criou o Museu do Eclipse em 1999, que guarda a luneta utilizada pela expedição de Einstein e muitas fotografias originais das pesquisas realizadas na cidade. O Museu encontra-se fechado para manutenção e reabrirá para o centenário em 2019.

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Foto 3: Museu do Eclipse, Sobral, Ceará.

A prefeitura de Sobral organiza uma comemoração para o centenário do fenômeno junto à Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), quando irão realizar palestras, exposições, congressos, simpósios, além da construção de um monumento em alusão à comprovação da teoria. Sobral mostrou ao mundo a comprovação da Teoria da Relatividade, a física moderna é também cearense, minha gente! [1]

Referências:

[1] http://plus.diariodonordeste.com.br/sobral-sediou-prova-da-teoria-da-relatividade/#intro – 2018.

[2] https://super.abril.com.br/ciencia/einstein-no-ceara-as-aventuras-e-desventuras-de-uma-teoria-arretada-nos-confins-do-sertao/ – 2012.

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Asteroides : O início e o fim da humanidade?

Asteroides têm seu próprio charme. Mais do que uma simples pedrinha espacial, um asteroide pode ser a resposta pra vida da Terra e mesmo o responsável pelo fim da humanidade no futuro. Várias agências de pesquisas têm concentrado seus esforços para entender melhor esses objetos.

A hipótese que a vida pode ter sido trazida a Terra é chamada de Panspermia. Essa ideia foi abandonada por muitos anos pela falta de dados que pudessem corroborar essa ideia mas no fim dos anos 70 com a descoberta de meteoritos originados de Marte na Terra, mostrou-se que era possível a troca de matéria entre objetos no espaço e essa hipótese ganhou força novamente. [1] [2]

A chegada de um asteroide com material orgânico na Terra não é simples. Os microrganismos precisam de um ambiente em que possam sobreviver durante toda a viagem interplanetária. Entretanto, experimentos espaciais demonstraram que com proteção ultravioleta mínima, vários tipos de microrganismos podem sobreviver por anos ao ambiente hostil do espaço. Os resultados demonstraram que os microrganismos poderiam sobreviver a aceleração para a velocidades de escape de Marte e ao impacto subsequente em superfícies de diferentes composições. Assim, há fortes evidências de que microrganismos podem sobreviver às condições de transferência interplanetárias [1].

O sistema Terra-Marte não é o único lugar onde transferência natural pode ocorrer. A descoberta de potencialmente ambientes habitáveis, como alguns satélites de Júpiter e Saturno, expande a possibilidade de transferência de vida no Sistema Solar [1].

Para estudar melhor as possibilidades de microrganismos e composição de asteroides, várias missões têm sido lançadas com o objetivo de coleta de material para a análise na Terra.

A Hayabusa, da Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA), foi desenvolvida para coletar amostras do asteroide Itokawa e devolvê-las à Terra. Itokawa é um NEO (Near Earth Object), um objetos próximos da Terra que foi empurrado pela atração gravitacional de planetas próximos em órbitas que lhes permitem entrar na vizinhança da Terra, ou seja, tem maiores chances de colisão com a Terra [3][6].

A missão foi lançada em maio de 2003 e encontrou o asteróide Itokawa em novembro de 2005. Lá, fez várias tentativas de coletar. Durante uma dessas tentativas, a espaçonave inesperadamente perdeu a comunicação com a Terra e aterrissou na superfície do asteroide, danificando a espaçonave. Apesar desse revés, a JAXA conseguiu devolver a Hayabusa com segurança para a Terra em junho de 2010 [3].

Embora o mecanismo de coleta não tenha funcionado, milhares de partículas foram encontradas em um dos recipientes de amostra, aparentemente introduzidos durante o impacto da espaçonave na superfície do asteroide. Muitas dessas partículas seriam do asteroide por sua química e mineralogia, mas infelizmente foram contaminadas por partículas da espaçonave. Assim, em vez de devolver vários gramas de amostra, a Hayabusa retornou menos de um miligrama de amostra. No entanto, estas são as primeiras amostras diretas de um asteroide e, portanto, têm grande valor científico [3].

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Figura 1: Foto do Itokawa tirada pela Hayabusa em 2005. Créditos: JAXA

Seguindo a mesma linha, a JAXA enviou a Hayabusa2 que teria os pontos fracos da missão anterior resolvidos. Hayabusa2 foi lançado em dezembro de 2014 e encontrou-se com o asteroide 162173 Ryugu em 27 de junho de 2018. A missão deve inspecionar o asteróide por um ano e meio e retornar à Terra em dezembro de 2020 [4].

A Hayabusa2 também coletará material do asteroide e contem um dispositivo explosivo adicional que será usado para cavar o subsolo do asteroide [4].

 

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Figura 2: Foto do 162173 Ryugu tirada pela Hayabusa2 . Créditos: JAXA

A missão da NASA, OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer) segue a mesma lógica das missões japonesas, é uma missão de retorno de amostras de asteroides. Lançada em setembro de 2016, sua missão é estudar o asteroide 101955 Bennu, também considerado um NEO, e retornar uma amostra para a Terra em setembro de 2023 [5].

Os NEOs podem ser uma grande ameaça para a humanidade. Mais de 1 milhão de asteroides têm o potencial de impactar a Terra, e através de todos os telescópios disponíveis em todo o mundo, descobrimos apenas cerca de um por cento. Por causa disso foi criado o Dia do Asteroide (Asteroid Day), cujo os detalhes você pode encontrar no texto do próprio blog.

Resumidamente, o Asteroid Day (30 de Junho) é uma maneiras para conscientizar a sociedade sobre asteroides e as possibilidades de queda na Terra. A iniciativa também é uma maneira para estimular o investimento em pesquisa desses objetos. Alguns projetos brasileiros compostos de astrônomos profissionais e amadores têm colaborado para o monitoramento desses objetos quando atingem a atmosfera da Terra, como é o caso do Bramon e do Exoss.

O Brasil, pelo segundo ano seguido, foi a país que mais desenvolveu atividades no Asteroid Day. As atividades foram constituídas de palestras, cartazes, observações do céu dentre outras atividades, tudo acessível para todos os públicos.

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Figura 3: Número de eventos do Asteroid day em diversos países. Créditos: EXOSS

O Asteroid Day é uma ótima forma de conectar a academia com a comunidade e o Brasil fez o seu dever de casa. De norte a sul iniciativas como esta tem se tornando cada vez mais comum entre os cientistas, o que colabora para o acesso da população aos trabalhos desenvolvidos dentro da universidades e centros de pesquisas.

Referências:

[1] P. H. Rampelotto; PANSPERMIA: A PROMISING FIELD OF RESEARCH; Astrobiology Science Conference 2010;

[2] http://www.sciencemag.org/news/2016/08/nasa-sample-asteroid-clues-life-earth

[3] https://curator.jsc.nasa.gov/hayabusa/

[4] http://global.jaxa.jp/press/2018/06/20180627_hayabusa2.html

[5] https://www.nasa.gov/mission_pages/osiris-rex/

[6] https://cneos.jpl.nasa.gov/about/basics.html

 

 

 

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Um ponto ótimo para as oscilações neuronais

Considerando o senso comum, parece que quanto mais bagunça adicionamos a um sistema, mais difícil a transmissão de informação através dele. Por exemplo, em uma sala silenciosa você poderia facilmente conversar com uma amiga a dois metros de distância de você. Mas se aos poucos vão chegando outras pessoas na sala, e estas pessoas estão conversando entre si, é fácil imaginar que vai ficando cada vez mais difícil entender o que sua amiga fala. Ou seja, quanto maior o barulho (ou ruído) na sala, mais difícil mantermos a comunicação. No entanto, essa diminuição da transmissão de informação com o aumento do ruído (que parece bastante intuitiva para nós), nem sempre é verificada.

Alguns sistemas físicos e biológicos apresentam um fenômeno chamado coerência estocástica (ou ressonância estocástica) que, em palavras simples, consiste em um aumento da transmissão da informação induzido pelo aumento do ruído. Esses sistemas apresentam um valor de ruído ótimo, para o qual a transmissão de informação é máxima.

Voltando ao nosso exemplo da conversa em uma sala. Imagine hipoteticamente que esta sala apresentasse este efeito de ressonância estocástica. Isto significaria que a qualidade da comunicação entre você e sua amiga aumentaria com a entrada das primeiras pessoas na sala até um valor máximo. Existiria um número n de pessoas (uma certa quantidade de barulho) que ajudaria na transmissão da informação. O barulho só passaria a atrapalhar a conversa de vocês depois que a pessoa de número n+1 entrasse na sala. Parece pouco intuitivo não é?

Mas um exemplo verdadeiro desse fenômeno pode ser verificado na seguinte imagem [1]:

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Figura modificada da Ref. [1]. À imagem original do Big Ben foi adicionada uma certa quantidade de ruído, que aumenta da figura da esquerda para a da direita. Note que para uma quantidade intermediária de ruído podemos reconhecer melhor a imagem.

Cada um dos 256×256 pixels da foto original digitalizada é representado por um número de 1 a 256 representando a escala de tons de cinza. Nas três imagens acima, a cada um desses pixels foi adicionado ao valor inicial um número aleatório (de maneira que a quantidade de ruído total adicionado a cada imagem aumenta da esquerda para direita [1]) Podemos notar que a imagem mais nítida é a do meio, indicando que existe um valor ótimo de ruído para o qual nosso cérebro interpreta melhor essa imagem como “Big Ben”. Em outras palavras, a natureza passou a utilizar a existência do ruído aleatório a seu favor.

Recentemente, a pesquisadora Belén Sancristobal e seus colaboradores, verificaram que este fenômeno da coerência estocástica ocorre em um modelo computacional de redes de neurônios conectados e também em uma rede de neurônios reais pertencentes a um pedacinho do córtex de um furão. Ao contrário de estudos anteriores em sistemas com apenas um neurônio, eles mostraram que a coerência estocástica pode ocorrer como um fenômeno coletivo e emergente. O ruído nesses experimentos contribui para deixar o sistema mais previsível. (Mais detalhes abaixo).

Em alguns estados especiais, por exemplo durante o sono de ondas lentas ou quando estamos anestesiados, a atividade elétrica de regiões corticais do nosso cérebro oscila em frequências da ordem de 1Hz entre dois estados bem definidos chamados UP e DOWN. Os estados UP são caracterizados pelos disparos de vários neurônios (atividade sustentada), estes disparos são parecidos com os que ocorrem durante momentos em que estamos acordados e saudáveis. Por outro lado, durante os estados DOWN a maioria dos neurônios se mantêm em silêncio. Esse estado oscilante entre UP e DOWN também já foi verificado em experimentos in vitro na ausência de estímulo externo. Isto indica que essas oscilações  podem ser uma atividade auto-sustentada que ocorre em redes relativamente pequenas devido, possivelmente, às conexões recorrentes entre os neurônios locais. A medida em que vamos despertando de um estado profundo de anestesia, a regularidade das oscilações de UP e DOWN diminuem até que desaparecem por completo quando estamos acordados (nos mantemos apenas em UP). Nesses estágios intermediários é mais difícil prever quando ocorrerá um estado UP. A natureza desses estados mais regulares durante a anestesia profunda ainda não é bem entendida na comunidade científica. Em particular, não se sabe se ela é determinística ou devido a ruído externo.

O estudo citado acima [2] abordou justamente esta questão. Eles mostraram que a regularidade da oscilações UP e DOWN, pelo menos em alguns casos específicos in vitro, está associada ao fenômeno da coerência estocástica.  Variando a excitabilidade neuronal através da concentração extracelular de  potássio, eles mostraram que o coeficiente de variação da duração dos estados UP e DOWN tem um mínimo para uma certa concentração específica de potássio. Sendo assim, eles provaram através de modelos computacionais e experimentos in vitro que existe um valor intermediário de ruído para o qual a regularidade das oscilações neuronais UP e DOWN é máxima. Além disso, como o trabalho utilizou redes de vários neurônios, estes resultados mostram que a coerência estocástica pode ocorrer como um fenômeno coletivo e emergente no nosso cérebro. Ou seja, apesar de cada neurônio individualmente do sistema não estar em um regime de coerência estocástica, esse regime surge (emerge) quando conectamos os neurônios uns aos outros de uma maneira específica.

Parece que, mais uma vez, a evolução garantiu a perpetuação de quem usou as adversidades do meio a seu favor e nos colocou em algum ponto ótimo.


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Figura modificada da Ref. [2].  Primeira evidência experimental da coerência estocástica em tecidos corticais. Esses dados foram obtidos no laboratório da  pesquisadora Mavi Sanchez Vives em Barcelona. No topo, séries temporais da atividade elétrica do tecido mostrando os estados UP e DOWN para três concentrações diferentes de potássio. Na base, medida da variabilidade dos estados como função da concentração de potássio em várias repetições do experimento (colorido) e o valor médio em preto. Note que no ponto ótimo [K+]=0 há um mínimo na variabilidade, indicando um máximo na previsibilidade dos estados UP e DOWN.

Referências:

[1] Simonotto, Enrico; Riani, Massimo; Seife, Charles; Roberts, Mark; Twitty, Jennifer; Moss, Frank (1997). “Visual Perception of Stochastic Resonance”. Physical Review Letters. 78 (6): 1186.

[2] Sancristóbal B, Rebollo B, Boada P, Sanchez-Vives MV, Garcia-Ojalvo J. Collective stochastic coherence in recurrent neuronal networks. Nature Physics. 2016 Sep;12(9):881.

 

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Confissões de uma cientista mãe

Fechando a série sobre maternidade e ciência, trazemos sete histórias de cientistas brasileiras que vivem a ciência e a maternidade.

Para muitas mulheres, a maternidade chega acompanhada de um sentimento de culpa. Falamos sobre isso na primeira matéria sobre maternidade e ciência, na qual apresentamos dados do grupo Parent in Science que ajudam a traçar o perfil da pesquisadora brasileira mãe. Na segunda, “Ser mãe e cientista: o que está por trás disso?”, levantamos provocações a partir de estudos que se debruçaram sobre o tema. Hoje, vamos trazer depoimentos de cientistas que se disponibilizaram a contar como é a experiência de ser cientista e mãe.

Um dos dados obtidos pelo Parent in Science que mais chama atenção é o que diz respeito à percepção das mães sobre o impacto dos filhos na produção científica: 81% avaliaram de forma negativa, sendo que 59% responderam com “negativa” e 22% com “bastante negativa”. Apenas 5% avaliaram de forma positiva, 2% responderam com “bastante positivo” e 12% marcaram “nenhum impacto”.

Com a falta de políticas públicas de órgãos governamentais para solucionar o cenário e a falta de compreensão por parte de atores dentro das universidades brasileiras, não é de se espantar a avaliação negativa. Ser mãe não é nenhum mar de rosas, como grande parte da sociedade gosta de pregar, e não é vergonhoso admitir-se cansada, sem tempo e com a sensação de que não será possível conciliar maternidade, trabalho e vida pessoal. Pelo contrário, é humano e precisamos dar suporte para que as mulheres se sintam confortáveis a falar sem medo de represálias. Senão, o que estamos fazendo com a saúde mental das nossas mulheres?

Com a palavra, as cientistas.

*O nome verdadeiro foi alterado a pedido da entrevistada.

 

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Rafaela Silva*, doutoranda em Ciência Política, grávida do primeiro filho

Por enquanto ainda não consigo imaginar como seria, de fato, ter um bebê em meio à rotina que, muitas vezes, é de intensa abdicação de vida social e cuidado pra que os prazos possam ser cumpridos. Minha orientadora e co-orientadora me deram todo o apoio necessário e não me cobraram nada além do que era possível no momento. Houve, por parte de algumas pessoas, questionamentos sobre a minha necessidade de usar a licença-maternidade, além de terem afirmado a importância de que eu não a utilize e cumpra os prazos de defesa a tempo, de forma a não perder a chance de um pós-doutorado e a não passar por um processo de estagnação na carreira.

Muitas vezes não nos perguntam se gostaríamos de tirar um tempo para a maternidade. Seguir a vida acadêmica da mesma forma como antes, ou da forma como esperam que sigamos, acaba sendo rotina para aquelEs que não entendem nossas especificidades. No momento, ainda em gestação, estou tentando adiantar um pouco os trabalhos e submeter artigos que estavam prontos, aguardando maturação de ideias e melhorias. É como se eu tivesse que trabalhar agora por duas: pelo que eu deveria trabalhar normalmente e pelo que eu “deveria estar trabalhando quando o bebê nascer”. Penso que as condições que precisam ser oferecidas dentro da sociedade sejam as mesmas para todas as mulheres que estão no período de gravidez, pós-parto, amamentação e no ser mãe. Por exemplo, políticas de creche, licença-maternidade remunerada e ambientes estruturados que possam receber crianças e recém-nascidos para que a mãe não tenha que se deslocar e se isolar do que está fazendo.

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Marcela Miranda*, 35 anos, física

Sou formada na área de exatas. No último semestre de minha pós-graduação, engravidei. Quando informei sobre a minha gravidez, a notícia foi bem recebida pelos meus coordenadores. Com o passar do tempo, as coisas mudaram um pouco. Após a licença-maternidade, fui cobrada em relação à produtividade por ter ficado um tempo longe de projetos e pesquisas. Cobrada justamente em uma época bastante complicada, na qual a rotina muda e estamos sensíveis a tudo. Além disso, queremos estar presentes em todos os momentos de descoberta de nossos filhos. Começa um sentimento de culpa por estar longe em uma época que eles mais precisam da gente. Um tempo depois, minha saúde ficou debilitada e tive que me afastar do trabalho e dos projetos. Inicialmente, senti um preconceito muito grande. Os sintomas começaram a se manifestar e fui diagnosticada, primeiramente, com depressão pós-parto e estresse no trabalho. Ao ter que abandonar tarefas de trabalho e pós-graduaçăo, fui criticada por alguns colegas. Hoje, continuo realizando pesquisas na área, mas não com a mesma produtividade que tinha antes de ter meu filho. Antigamente, no decorrer de minha graduação e de minhas pós-graduações, a prioridade eram os estudos e projetos. Após ser mãe, as prioridades são filho, saúde, família, estudos e projetos!

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Paula Garcia, 37 anos, linguista

Entrei como professora numa faculdade pública em junho de 2010 e, em novembro, vi que estava grávida. Ouvi de alguns colegas de departamento que “dei o golpe”, isto é, esperei passar no concurso para logo sair de licença-maternidade. Fiquei com essa culpa um bom tempo. Ano passado (2017), participei de uma banca de concurso como membro e presenciei a melhor candidata tentando esconder a barriga durante as provas para que sua gravidez não fosse um impeditivo para uma boa classificação. Ela ficou em primeiro lugar, assumiu e logo saiu de licença. Ela vai ter mais 30 anos para trabalhar na universidade, assim como eu. Não serão os seis meses de licença que farão ela trabalhar menos ou ser menos capaz de fazer as coisas. Ao lembrar desses anos, lembro que eu sempre tinha a sensação de dever algo a alguém. Fiz um doutorado, publiquei artigos, participei dos congressos que pude com o marido morando em uma cidade, e os familiares, em outra. Dei e estou dando o meu melhor, mas parecia que minhas ações na universidade eram para comprovar que eu não tinha mesmo tido a intenção de dar um golpe.

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Andréa Wieck Ricachenevsky, 36 anos, bióloga molecular

Bom, meu nome é Andréa Wieck Ricachenevsky, tenho 36 anos, moro em Santa Maria (RS) há dois anos e tenho uma filha, a Maya, também de dois anos. Sempre trabalhei com pesquisa na área de ciências da saúde, mais especificamente com psiconeuroimunologia. Eu engravidei quando meu marido havia passado no concurso para professor da Universidade Federal de Santa Maria. Até então, eu era pós-doutoranda em Porto Alegre. Vim oficialmente para Santa Maria quando a Maya tinha 15 dias e, após o término dos quatro meses de licença-maternidade que tinha direito como bolsista, entreguei a bolsa e, oficialmente, fiquei desempregada.

O primeiro ano da minha filha não fez nem cócegas no meu currículo, pois, como eu sabia que ficaria “um tempo” parada, trabalhei bastante durante a gestação e deixei várias coisas alinhavadas que foram publicadas ao longo desse tempo. Já se passaram dois anos e sigo desempregada. Depois que a gente vira mãe, relativizamos uma série de itens e passamos a não dar importância para coisas que antes eram questão de vida ou morte. Eu, como mãe, não vou me candidatar ou aceitar oportunidades em que eu não tenha certeza que meu marido e filha possam ir comigo. Assim como não vou aceitar fazer algo como passar x dias longe dela e depois voltar. De forma nenhuma estou dizendo que o trabalho não importa ou que deixamos de amar ser cientistas. Não! Apenas digo que observar e acompanhar uma criança se desenvolvendo é uma das coisas mais maravilhosas no mundo. Passa muito rápido. Perdeu o foco, eles já estão em outra fase! E a gente sente falta. Então, sim, a gente muda o foco, dá mais importância para os nossos filhos do que para um artigo e, sim, a gente fica em casa cuidando deles quando estão doentes.

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Paola Sanches, bióloga

Sou bióloga formada pela Universidade Federal de Santa Catarina, com mestrado em Ecologia pela mesma universidade e estou finalizando o doutorado em ciências com ênfase em Oceanografia Biológica pela USP. Sou mãe da Catharina, de 8 meses, que nasceu durante o terceiro ano do meu doutorado. Nos primeiros meses, com a amamentação em livre demanda e todas as necessidades do bebe, é difícil arrumar tempo para a execução dos projetos. Mesmo assim, analisei dados e escrevi. Eu lembro de pensar que, enquanto eu estava de licença-maternidade, meus colegas estavam publicando e eu me afastava das chances de passar em um concurso para professora. O curioso é que esse período não deveria gerar essa preocupação.

Eu digo que a sociedade é cruel com as mães. Ela exige que sejamos presentes, dedicadas, devotadas, mas que também tenhamos a justa paridade com os homens em relação ao sucesso profissional. Ter uma rede de apoios nesse momento é fundamental. Faço parte de um grupo de mães também no puerpério. O compartilhamento de medos, anseios e experiências me fortalece muito. Além disso, minha sogra fica com minha filha de duas a três vezes por semana e meu marido durante os fins de semana para que eu consiga “só” trabalhar. Tenho a sorte de ter supervisores que me acolheram muito, tanto durante a gestação quanto nesse primeiro ano da minha filha. Todos disseram que seria difícil, mas que eu daria conta e que teria uma motivação a mais. Eu aumentei o meu poder de concentração e aprendi a focar mais rápido e em períodos que não necessariamente eu focaria antes. Além disso, minha filha representa uma motivação ainda maior para meu crescimento e minha consolidação profissional. Passei, sim, por um momento de constrangimento quando uma pessoa com quem trabalho (o mais triste é ser uma mulher que se diz feminista) justificou sua própria improdutividade alegando que a minha prioridade é outra, apesar de eu ter produzido durante a gestação, a licença-maternidade e ainda mais agora. Isso reflete o pensamento latente da sociedade de que a maternidade é um impeditivo para a carreira de mulheres.

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Imagem: acervo pessoal

Aline Pan, física, 37 anos, Rio Grande do Sul

Meu nome é Aline Cristiane Pan, sou mestre em Engenharia e Tecnologia dos Materiais e doutora em Energia Solar. Sou mãe da Sofia de 6 anos, nascida em 2012, e do Benício de 3 anos, nascido em 2014. Mulheres que trabalham com ciência são promovidas pela mídia a todo instante com o intuito de desmistificar o gênero nesta área. No entanto, a realidade crua destas mulheres é pouco mencionada e/ou, inclusive, “apaziguada” para que não seja retratada. Os motivos são inúmeros, tais como: vergonha, tempo, medo, desunião e reconhecimento. Contudo, todas as mulheres que trabalham com ciência já sofreram ou sofrerão algum tipo de discriminação em sua carreira científica. Inicialmente, podemos pensar nas premiações ou promoções de projetos de fomento de gênero que “tentam” valorizar as mulheres que trabalham na ciência. O primeiro critério de avaliação destes prêmios são os números de artigos e projetos nos quais as mulheres estão envolvidas nos últimos anos (em geral, os três últimos anos). No entanto, se esta mesma mulher teve, neste período de tempo, dois filhos, como no meu caso, e licenças-maternidade, isso não é levado em consideração sob hipótese nenhuma.

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Nota-se, claramente, que a opção de ter estes filhos foi dela (minha), mas será que ela (eu) deve ser avaliada pelo mesmo período de tempo das demais consideradas “na ativa” e que não tiveram filhos? Estas regras foram feitas baseadas em perfis masculinos ou para mulheres cientistas que não são mães? Por tudo isso, não acredito que seja fácil conciliar a produção acadêmica e a maternidade, e a sociedade não oferece ajuda nenhuma para estas condições. Quando retornei da minha segunda licença-maternidade, um colega me perguntou: “Como estavam tuas férias?” e, depois,: “Deve estar sendo bom fazer filho. Esta já é a tua segunda vez em pouco tempo”. Um outro, em uma situação em que eu estava reclamando do tempo de licença não ser considerado pela avaliação trienal, disse que “Se ele conseguiu publicar muito enquanto teve três filhos, eu também poderia”. Por eu não ter conseguido manter as minhas métricas antes da maternidade, fui desvinculada de um programa de pós-graduação da minha universidade, onde acabei tendo muitos prejuízos por isso.

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Depoimento anônimo, 39 anos, Rio Grande do Sul

Quando retornei do doutorado, em 2009, comecei a ensinar numa faculdade particular. No final de 2009, descobri que estava grávida, algo que planejei. Em 2010, com minha primeira bebê, tive direito à licença-maternidade. De 2012 a 2016, fiz um pós-doutorado financiado por duas agências de fomento. Nesse período, tive dois filhos. Com a bolsa, eu não podia tirar licença, apenas pedir extensão da mesma. Então, não parei de trabalhar, continuei escrevendo artigos. Minha orientadora, durante esse processo, foi muito tranquila. Eu optei por não parar por causa da situação financeira, mas também porque era o meu nome que estava em jogo na pesquisa. Se eu parasse, eu sabia que ia me prejudicar. Eu vejo que, por ser mulher, as atribuições são maiores para nós do que para os homens neste momento. Não tem nem como comparar. Participei de congressos enquanto estava grávida. Quando eu chegava em casa, continuava trabalhando, cuidando das crianças e, quando eles dormiam, continuava trabalhando para poder dar conta. Na particular, percebo que há uma luta maior pela sobrevivência porque eu ainda me encontro preocupada com o futuro. Eu não tenho garantia que estarei neste lugar pelo resto da vida. Quem já está na federal tem mais garantias e estabilidade. Acho que as agências de fomento deveriam considerar a trajetória acadêmica levando em conta as licenças-maternidade e afastamentos. O currículo não é só acadêmico, ele também é pessoal.