Projetos de Pesquisa

 

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Taissa Rodrigues Marques da Silva

Ciências Biológicas

Zoologia
  • a evolução e biomecânica da coluna cervical de pterossauros (reptilia: archosauria)
  • Os pterossauros consistem em um grupo de répteis arcossauros que viveram exclusivamente durante a Era Mesozoica. Originaram-se no Triássico Superior e se extinguiram na transição Cretáceo-Paleógeno tendo, portando, surgido cerca de 70 milhões de anos antes das aves. Além de não possuir descendentes vivos, o clado apresenta uma grande quantidade de autapomorfias, como o conjunto de caracteres que respondem pela constituição da asa, composta por patágios (membranas alares) robustos sustentados, principalmente, pelo braço e pelo quarto dígito manual extremamente alongado. Ainda assim, pterossauros e aves apresentam diversas características convergentes, fruto da capacidade do voo batido, como a presença de ossos pneumáticos, esterno bem desenvolvido e fusionamento de algumas estruturas ósseas, o que permite extrapolar as funções de estruturas avianas para aquelas de pterossauros. Essas extrapolações hipotetizadas podem ser testadas por meio de estudos biomecânicos. Um dos tópicos mais sub-estudados é a anatomia funcional do pescoço dos pterossauros, apesar de suas óbvias implicações para a compreensão de sua postura durante a locomoção e forrageamento. Em aves, o pescoço divide-se em 3 segmentos funcionais, que são responsáveis por seu formato de “S”. Pterossauros apresentam morfologia vertebral distinta especialmente nas cervicais médias, o que implica em posturas cervicais diferentes. Porém, até o momento, pouco foi investigado sobre sua biomecânica, apesar da razoavelmente comum preservação de elementos vertebrais. Desta forma, o presente projeto objetiva reconstruir a anatomia e os movimentos do pescoço de pterossauros, além de relaciona-los aos diferentes hábitos de vida, locomoção e forrageamento e à história evolutiva do clado. Para tanto, serão estudadas séries cervicais bem preservadas, pertencentes aos gêneros Anhanguera, Azhdarcho, Brasileodactylus, Dsungaripterus e Rhamphorhynchus. Estes táxons representam animais de diferentes portes e hábitos de vida. As imagens tridimensionais das vértebras serão obtidas por meio de microtomografias ou, na impossibilidade deste método, por fotogrametria, a partir de material tombado em coleções científicas publicamente acessíveis. As articulações e músculos, a posição osteológica neutra, e a disposição do pescoço em relação aos membros serão reconstruídas com base no método Extant Phylogenetic Bracket. Subsequentemente, os movimentos do pescoço serão simulados em uma Análise de Elementos Finitos, que definirá os pontos mais suscetíveis a torções e tração e a amplitude de movimentos de cada táxon. Por fim, estes dados serão compilados e comparados em uma análise filogenética comparativa, a fim de compreender as contribuições das adaptações e da história evolutiva na biomecânica cervical em pterossauros. Estas análises serão feitas em colaboração com pesquisadores de instituições brasileiras e estrangeiras (China, Dinamarca, Estados Unidos). Os resultados deste projeto trarão avanços tanto no conhecimento específico sobre a mobilidade do pescoço de pterossauros de diferentes clados e hábitos de vida, mas também por utilizar metodologias modernas e replicáveis. Eles também podem vir a ser utilizados na indústria, no desenvolvimento de equipamentos compostos por estruturas alongadas constituídas por módulos móveis (“braços”, guindastes, etc). Os impactos mais diretos são na difusão científica, através da representação em vida de animais extintos.
  • Universidade Federal do Espírito Santo - ES - Brasil
  • 18/02/2019-28/02/2022
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Takeshi Kodama

Ciências Exatas e da Terra

Física
  • física nuclear e aplicações
  • A Física Nuclear se caracteriza como um importante campo de pesquisa, que propicia informações fundamentais no entendimento da natureza, com grande relevância para o conhecimento e compreensão do mundo em que vivemos. Esta ciência tem como objetivo a investigação da origem, evolução, estrutura, mecanismos de reação e fases da matéria nuclear de interação forte. Questões fundamentais em aberto levaram a Física Nuclear a ampliar seus horizontes e hoje seu alcance se estende desde as partículas mais fundamentais, como os quarks e glúons, até a dinâmica da transição de fase associada ao Big-Bang do universo. Essa abrangência da física nuclear resulta em uma grande variedade de aplicações interdisciplinares. A energia nuclear é uma componente fundamental da política energética. O desenvolvimento de novos conceitos em reatores de fissão poderá resultar em reatores mais eficientes e seguros. Técnicas nucleares vêm sendo largamente aplicadas em diagnóstico e tratamento de doenças, por meio da radiologia diagnóstica, radioterapia, hádronterapia e medicina nuclear. Detectores de partículas, largamente utilizados em medidas de reações nucleares são hoje adaptados e utilizados em dosimetria e substituem antigos métodos de imagens. Indústrias possuem grande interesse em colaborações com desenvolvimento de instrumentação nuclear, em particular, no desenvolvimento de detectores de partículas/radiação e de eletrônica. Além disso, o desenvolvimento da pesquisa em Física Nuclear, por meio de novas e sofisticadas técnicas experimentais, também propicia o desenvolvimento de inovações tecnológicas não propriamente na área de Física Nuclear. Assim, inovações em tecnologia do vácuo, em criogenia, informática em sistemas de aquisição de dados etc, muitas vezes decorrem da pesquisa em física nuclear. Na agricultura, novas variedades de plantas com características melhoradas vêm sendo criadas por meio do processo de mutação induzida pela radiação. Outra importante área de aplicação de Física Nuclear é na investigação de danos de radiação em satélites, importantíssima na área de telecomunicações. Irradiação de materiais por feixes de íons provenientes de aceleradores vem sendo utilizada para estudar o efeito de radiação ionizante sobre delicados circuitos eletrônicos. Na indústria de petróleo, estratégica para o desenvolvimento nacional, técnicas nucleares com espectrometria de massa com aceleradores (AMS) são utilizadas para a caracterização de biodiesel e estudos de estabilidade do fundo oceânico. Outra importante aplicação da técnica de AMS encontra-se na investigação de mudanças climáticas modernas. Cabe ressaltar a importância emergente de aplicações nucleares e de radiação em nanotecnologias, tais como nanoeletronica. Como exemplos: espalhamento de nêutrons a pequenos ângulos para a caracterização de nano-estruturas, nano-dosimetria para braquioterapia induzida por partículas carregadas pesadas, irradiação de feixes de elétrons para a formação de nano-gel e endurecimento de nano-tubos, irradiação gama para o controle do tamanho de nano-partículas. Na área de fármacos, para a investigação e produção de novos medicamentos, a fase zero de microdosagem é crucial para o desenvolvimento das pesquisas. Para tal a técnica analítica ideal é AMS, por ser capaz de rastrear uma partícula em 10 a 15. A formação de recursos humanos na área de física nuclear é de grande importância para que o país continue a dominar a tecnologia. Assim sendo, a parte educacional desempenha um papel importantíssimo dentro das atividades em física nuclear. Os estudantes trabalhando em laboratórios instalados em universidades, além de estarem em contato com atividades intelectuais diversas em física geral, participam também de um conjunto extenso de atividades particulares da física nuclear. Estes se envolvem, entre outras coisas, no projeto, construção e manutenção de equipamentos experimentais sofisticados, além de utilizá-los para a pesquisa, tendo contato com a tomada de dados experimentais e interpretação dos resultados. A excelente formação adquirida com essas atividades garante a geração dos futuros líderes das ciências nucleares e de outras atividades de importância para o desenvolvimento tecnológico. A disseminação dos conhecimentos da área e suas aplicações junto ao público em geral é outra grande preocupação da comunidade de Física Nuclear. As técnicas teóricas desenvolvidas pela comunidade internacional de física nuclear foram bastante importantes no desenvolvimento de outras áreas de física como atomica, mesoscópica e nanoscópicas. A presente proposta trata da formação de um Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia – Física Nuclear e Aplicações (INCT-FNA). Esta importante área da ciência e tecnologia não dispõe até o momento de um INCT. A aprovação do presente projeto terá grande repercussão no desenvolvimento no Brasil de pesquisas básicas na fronteira do conhecimento científico atual, além de possibilitar o desenvolvimento de tecnologias em diversas áreas e com aplicações em vários outros ramos da ciência, fora da física. Com a criação do INCT nesta área, pretendemos atuar de forma mais coordenada do que vem sendo feito até então, aumentando a interação entre os grupos e entre físicos teóricos e experimentais, trabalhando em física básica e aplicada, desta forma gerando avanços qualitativos importantes, que devem contribuir não somente para contribuições na fronteira do conhecimento, mas também gerando novos produtos e tecnologia que devem beneficiar a sociedade. Com os recursos previstos neste edital, esperamos manter e modernizar os laboratórios já consolidados e ainda criar ou dar grande impulso a novos laboratórios, particularmente na região Nordeste. Prevemos, portanto, forte evolução do ponto de vista da pesquisa experimental e tecnológica nesta área.
  • Universidade Federal Fluminense - RJ - Brasil
  • 23/11/2016-30/11/2022
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Tales Alexandre da Costa e Silva

Engenharias

Engenharia Química
  • bioprospecção e engenharia de l-asparaginases microbianas: desenvolvimento de um biofármaco mais eficaz contra leucemia linfoide aguda
  • A L-asparaginase catalisa a hidrólise de L-asparagina em ácido L-aspártico e amônia. Atualmente, as enzimas de Escherichia coli nas formas L-asparaginase nativa e peguilada, assim como a L-asparaginase de Erwinia chrysanthemi são usadas no tratamento da leucemia linfoide aguda (LLA). No entanto, dois efeitos colaterais principais têm sido relacionados à atividade dessa enzima: neurotoxicidade e produção de anticorpos (hipersensibilidade), fatos que diminuem a eficácia do medicamento ao longo do tempo. Entretanto, essas reações de hipersensibilidade observadas com as L-asparaginases bacterianas podem não ser tão pronunciadas com homólogos de fungos, seres eucariotos, dado o parentesco evolutivo dos mesmos e os animais, como revelam estudos filogenéticos moleculares. A grande quantidade de biomas do Brasil poderia proporcionar fungos filamentosos com seletividade à L-asparagina (pouca neurotoxicidade) e motivos substitutos adequados com diferentes epítopos estruturais (baixa hipersensibilidade). Somado a isso, há o fato de que diversos estudos de engenharia racional de proteínas têm sido realizados com o intuito de melhorar a atividade das L-asparaginases bacterianas como: reduzir a atividade de L-glutaminase, diminuir a imunogenicidade da enzima, aumentar a termoestabilidade e a resistência frente às proteases humanas. Portanto, esse trabalho tem como objetivo principal a obtenção de novas L-asparaginases, por vias natural e sintética, que apresentem características bioquímicas e cinéticas mais adequadas ao tratamento da LLA. Pela via natural será testada a produção endógena da enzima através da utilização de fungos filamentosos isolados de diversos biomas brasileiros como a Caatinga e Cerrado. Enquanto que pela via sintética serão realizadas mutações sítio dirigidas na sequência de aminoácidos da L-asparaginase II de Escherichia coli - EcA II – codificada pelo gene ansB. As L-asparaginases produzidas pelas duas vias serão caracterizadas quanto às atividades e cinéticas L-asparaginásica e L-glutaminásica e quanto à resistência frente à atividade proteolítica das proteases humanas AEP e CTSB. Por fim, aquelas que se apresentarem como melhores candidatas a biofármaco serão utilizadas nos ensaios de citotoxicidade. Previamente, cerca de 200 fungos filamentosos, de diferentes locais do Brasil, foram utilizados no processo de seleção dos produtores de L-asparaginase. Entre os micro-organismos avaliados, 18 fungos foram capazes de produzir a enzima, com destaque para o fungo Aspergillus terreus VSP-44 que produziu 7,1 U.g-1. As L-asparaginases produzidas apresentaram alta seletividade contra a atividade de glutaminase, podendo apresentar menor toxicidade para o uso clínico.
  • Universidade de São Paulo - SP - Brasil
  • 18/02/2019-28/02/2022