O grafeno é 200 vezes mais forte do que o aço

grafeno.jpgPor Ethevaldo Siqueira
14/04/2020 - Há quatro anos entrevistei o cientista russo Andre Geim, Premio Nobel de Física de 2010, em companhia de outro russo, Konstantin Novoselov. Conversei com o grande cientista após a palestra que ele fez no dia 3 de março de 2016, na Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM), um dia após a inauguração do MackGraphe – Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologias.

Como o mundo se prepara para desenvolver as pesquisas mais ambiciosas sobre o grafeno, volto a falar do grafeno uma das formas mais revolucionárias de apresentação do carbono, como elemento químico — como são as chamadas formas alotrópicas do carbono: grafite, nanotubos de carbono, carvão e diamante.

O grafeno é um material 200 vezes mais forte do que o aço, que se apresenta em folhas ou lâminas mais finas do que uma folha de papel. Mais ainda: é um condutor elétrico melhor do que o cobre. Embora seja formado de carbono, exatamente como outras formas alotrópicas desse elemento, o grafeno é um material bidimensional formado por lâminas de apenas um átomo de espessura, forte, leve, flexível, ótimo condutor de eletricidade e quase totalmente transparente.

Pesquisadores de todo o mundo utilizam o grafeno para aplicações e avanços em uma ampla variedade de setores. Com o grafeno será possível a produção de:

• Placas solares de 50 a 100 vezes mais eficiente

• Semicondutores de 50 a 100 vezes mais rápidos:

• De aviões até 70% mais leves

Com esse material, os cientistas esperam produzir telas de smartphones ou monitores de computadores que podem ser curvadas ou até dobráveis. Ou produzir as baterias do futuro, recarregáveis em apenas um décimo do tempo em comparação com as baterias atuais e com a capacidade de armazenamento 10 vezes maior.

Ele é tão vital para o futuro da tecnologia e da indústria que tem sido chamado de “mineral crítico ou estratégico” nos Estados Unidos e na União Europeia. Mas até agora poucas empresas em todo o mundo têm tido acesso aos recursos minerais exigidos para a produção de grafeno. E, pasmem, 70% desses suprimentos são controlados pela China.

Alguns investidores mais ambiciosos lançam projetos sofisticados nesse setor – na expectativa de seus resultados sejam altamente lucrativos exatamente como ocorreu com os minerais das chamadas “terras raras” há poucos anos. Exemplos desses elementos químicos são: Lantânio, Praseodímio, Cério, Neodímio, Promécio, Samário, Európio, Gadolínio, Térbio, Disprósio, Hólmio, Érbio, Túrbio, Itérbio e Lutécio.

andre-geim.jpgO denominação de grafeno foi proposta como uma combinação de grafite e o sufixo – eno, por Hanns-Peter Boehm, cientista que primeiro descreveu folhas de carbono em 1962. Na época em que foi isolado, muitos pesquisadores que estudavam nanotubos de carbono já estavam bem familiarizados com a composição, a estrutura e as propriedades do grafeno, que haviam sido calculadas décadas antes.

A combinação de familiaridade, propriedades extraordinárias e surpreendente facilidade de isolamento permitiu uma explosão nas pesquisas sobre o grafeno.

O Prêmio Nobel de Física de 2010 foi atribuído a Andre Geim e Konstantin Novoselov, da Universidade de Manchester por suas experiências inovadoras em relação ao grafeno.

Na foto, o cientista russo Andre Geim, Premio Nobel de Física de 2010 (à esquerda)

 

 

 

 

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Coronavírus não escapou de um laboratório

coronavirus_gi.jpgPor 
Jeanna Bryner, editora-chefe do portal LiveScience, com tradução de Ethevaldo Siqueira
07/04/2020 - À medida que o novo coronavírus — que causa o COVID-19 — se espalha por todo o mundo, com número de casos que já ultrapassam 284.000 em todo o mundo (nesta sexta-feira, 20 de março), a desinformação se espalha quase tão rapidamente quanto o vírus. Um mito persistente é que esse vírus, chamado SARS-CoV-2, tenha sido produzido por cientistas e escapou de um laboratório em Wuhan, China, onde o surto começou.

Uma nova análise do SARS-CoV-2 pode finalmente descartar essa última ideia. Um grupo de pesquisadores comparou o genoma desse novo coronavírus com os de sete outros coronavírus conhecidos por infectar seres humanos: SARS, MERS e SARS-CoV-2, que podem causar doenças graves; juntamente com HKU1, NL63, OC43 e 229E, que geralmente causam apenas sintomas leves.

Esses pesquisadores publicaram no dia 17 de março de 2020 na revista Nature Medicine: "Nossas análises mostram claramente que o SARS-CoV-2 não é uma construção de laboratório ou um vírus propositadamente manipulado".

Kristian Andersen, professor associado de imunologia e microbiologia da Scripps Research, e seus colegas analisaram o modelo genético das proteínas spike que se projetam da superfície do vírus. O coronavírus usa esses picos para agarrar as paredes externas das células de seu hospedeiro e depois entrar nessas células. Eles analisaram especificamente as sequências de genes responsáveis ​​por duas características principais dessas proteínas de pico: o agarrador, chamado domínio de ligação ao receptor, que se liga às células hospedeiras; e o chamado local de clivagem que permite que o vírus abra e entre nessas células.

Essa análise mostrou que a parte do gancho evoluiu para atingir “um receptor do lado de fora das células humanas chamado ACE2”, envolvido na regulação da pressão arterial. É tão eficaz na ligação às células humanas que os pesquisadores disseram que as proteínas spike eram o resultado da seleção natural e não da engenharia genética.

Eis o porquê: O SARS-CoV-2 está muito relacionado com o vírus que causa a síndrome respiratória aguda grave (SARS), que se espalhou pelo mundo há quase 20 anos. Os cientistas estudaram como o SARS-CoV difere do SARS-CoV-2 — com as várias mudanças-chave de letra no código genético. No entanto, em simulações de computador, as mutações no SARS-CoV-2 não parecem funcionar muito bem em ajudar o vírus a se ligar às células humanas.

Se os cientistas tivessem deliberadamente projetado e produzido este vírus, eles não teriam escolhido mutações que os modelos de computador sugerem que não iriam funcionar. Mas acontece que a natureza é mais inteligente que os cientistas, e o novo coronavírus encontrou uma maneira de mutar que era melhor — e completamente diferente — de qualquer coisa que os cientistas poderiam ter criado, o estudo descobriu.

Outra falha na teoria da “escapada do laboratório do mal”?  A estrutura molecular geral deste vírus é distinta dos coronavírus conhecidos e, em vez disso, mais se assemelha a vírus encontrados em morcegos e pangolins, que tinham sido pouco estudados e nunca conhecidos por causar qualquer dano aos humanos.

"Se alguém estivesse procurando projetar um novo coronavírus como um patógeno, teria construído a partir da espinha dorsal de um vírus conhecido por causar doenças", de acordo com uma declaração de Scripps.

De onde veio o vírus? O grupo de pesquisa apresentou dois cenários possíveis para a origem do SARS-CoV-2 em humanos. Um cenário segue as histórias de origem de alguns outros coronavírus recentes que causaram estragos em populações humanas. Nesse cenário, contraímos o vírus diretamente de um animal — civetas no caso de SARS e camelos no caso da síndrome respiratória do Oriente Médio (SM). No caso do SARS-CoV-2, os pesquisadores sugerem que o animal era um morcego, que transmitiu o vírus para outro animal intermediário (possivelmente um pangolin, alguns cientistas disseram) que trouxe o vírus para os humanos.

Nesse cenário possível, as características genéticas que tornam o novo coronavírus tão eficaz em infectar células humanas (seus poderes patogênicos) teriam sido desenvolvidas antes de saltar para humanos.

No outro cenário, essas características patogênicas só teriam evoluído depois que o vírus saltou de seu hospedeiro animal para humanos. Alguns coronavírus que se originaram em pangolins têm uma "estrutura de ganchos" (aquele domínio de ligação do receptor) semelhante ao do SARS-CoV-2. Dessa forma, um pangolin passou seu vírus direta ou indiretamente para um hospedeiro humano. Então, uma vez dentro de um hospedeiro humano, o vírus poderia ter evoluído para ter sua outra característica furtiva — o local do recorte que permite que ele facilmente penetre em células humanas.

Uma vez desenvolvida essa capacidade, disseram os pesquisadores, o coronavírus seria ainda mais capaz de se espalhar entre as pessoas — e completamente diferente  de qualquer coisa que os cientistas poderiam ter criado, o estudo descobriu.

Todos esses detalhes técnicos podem ajudar os cientistas a prever o futuro desta pandemia. Se o vírus entrou em células humanas de forma patogênica, isso aumenta a probabilidade de surtos futuros. O vírus ainda pode estar circulando na população animal e pode voltar a saltar para humanos, prontos para causar um surto. Mas as chances de surtos futuros são menores se o vírus primeiro entrar na população humana e, em seguida, evoluir as propriedades patogênicas, disseram os pesquisadores.

Matéria atualizada em 07/04/2020 às 10h48

Crédito: © Andriy Onufriyenko / Getty Images

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Aquecimento de 2 graus faz os corais perderem sua cor

coral_nyt.jpgPor Ethevaldo Siqueira
07/04/2020 - O jornal NYT sugere um documentário de 2017 sobre os recifes de coral são os tesouros do oceano, estruturas naturais coloridas e sofisticadas que proporcionam um lar sustentável a peixes tropicais e outros animais marinhos. O documentário de Jeff Orlowski lida com o preocupante fenômeno de rápido alastramento do "branqueamento de corais", no qual um aumento de dois graus na temperatura da água do mar está destruindo a maravilha natural dos recifes de todo o mundo. No filme, Orlowski chama a atenção urgente para uma crise subaquática, que pode ser facilmente ser ignorada pelas pessoas.

Uma cena de “Chasing Coral” / Crédito: Richard Vevers / Netflix

Saiba mais aqui (se for assinante do NYT)

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Eis o grafeno, um material revolucionário

grafeno.jpgPor Ethevaldo Siqueira
28/02/2020 - O grafeno é, de fato, um material revolucionário. Duzentas vezes mais forte do que o aço, mas é muito mais fino do que uma folha de papel – porque sua espessura contém apenas um átomo. É um condutor elétrico melhor do que o cobre.

Embora seja formado de carbono puríssimo, o mesmo elemento químico que compõe os nanotubos de carbono e o diamante – que são outras formas alotrópicas desse elemento – o grafeno tem características especiais: é um material bidimensional formado por lâminas de apenas um átomo de espessura tão ou mais revolucionário do que o silício e o plástico, extremamente forte, leve, flexível, ótimo condutor de eletricidade e quase totalmente transparente.

Pesquisadores de todo o mundo preveem a utilização do grafeno em uma ampla variedade de setores. Com o grafeno será possível a produção de:

• Placas solares de 50 a 100 vezes mais eficiente
• Semicondutores de 50 a 100 vezes mais rápidos:
• De aviões até 70% mais leves,

Com ele, os cientistas poderão produzir telas ou displays de smartphones ou monitores flexíveis para computadores. Ou outros tipos de telas que podem ser curvadas ou até dobráveis.

Com o grafeno o mundo poderá fabricar as super baterias do futuro, recarregáveis em apenas um décimo do tempo em com a capacidade de armazenamento de energia 10 vezes maior do que as baterias atuais.

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Poeira envolve o aglomerado estelar Plêiades M45

pleiades.jpgPor Ethevaldo Siqueira, com APOD da NASA
06/09/2019 - Você, certamente, já contemplou o aglomerado estelar Plêiades. Talvez não o tenha visto envolvido por tanta poeira cósmica como nesta foto. Saiba, no entanto, que ele é o aglomerado estelar mais famoso do céu. As Plêiades, suas estrelas brilhantes podem ser vistas sem binóculos até mesmo numa noite poluída pelas luzes de uma cidade.

Se você gosta de fotografar o céu, faça uma foto com longa exposição em um local escuro, para que a nuvem de poeira se torne visível em torno do aglomerado estelar Plêiades. A foto aqui mostrada foi resultado de 12 horas de exposição e cobriu uma área do céu diversas vezes o tamanho da lua cheia.

Também conhecidas como as Sete Irmãs ou M45, as Plêiades encontram-se a cerca de 400 anos-luz de distância em direção à Constelação do Touro (Taurus). Uma lenda comum com um toque moderno diz que uma das estrelas mais brilhantes desapareceu desde que o cluster foi batizado, deixando apenas seis estrelas visíveis a olho nu. O número real de estrelas Plêiades visíveis, no entanto, pode ser mais ou menos do que sete, dependendo da escuridão do céu circundante e da clareza da visão do observador.

Crédito: Marco Lorenzi (luzes brilhantes)

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A revolução da ciência no estudo do autismo

autismo.jpg*Por Dr. Alysson R. Muotri
19/03/2019 - A criação de minicérebros humanos em laboratório a partir de células-tronco é um dos fenômenos mais interessantes da neurociência moderna. Essa nova ferramenta promete uma grande transformação no tratamento de doenças neurológicas e genéticas, gerando uma revolução na medicina.

Formados a partir de células-tronco pluripotentes, reprogramadas de células periféricas (sangue, polpa de dente, pele etc.) do próprio indivíduo, esses minicérebros (ou organoides cerebrais) são criados em biorreatores de laboratórios, seguindo uma complexa receita química. Cada passo é importante e, desta forma, é possível recapitular o desenvolvimento neural embrionário da pessoa, só que in vitro. Muito da técnica ainda é empírico, pois as células-tronco fazem a maior parte do processo sozinhas: se auto-organizam em estruturas cerebrais tridimensionais de forma espontânea, seguindo as instruções genéticas codificadas pelo genoma do indivíduo.

A similaridade anatômica dos organoides com o cérebro humano impressiona, mas ainda é uma versão miniatura, com cerca de meio centímetro. As estruturas são pequenas porque ainda não temos vascularização para manter os minicérebros crescendo por muito tempo. Hoje, conseguimos mantê-los em cultura por 1 a 2 anos. Depois disso, observamos que o centro das esferas se torna escuro, um sinal de que as células estão morrendo devido a falta de nutrientes que só chegam por difusão. No entanto, cientistas já estão criando estruturas de circulação artificiais usando bioimpressoras, semelhantes a veias e artérias, que irão irrigar o interior desses minicérebros e permitir seu crescimento.

Mas a escala menor também tem suas vantagens. Podemos criar, literalmente, milhares de minicérebros de uma única só vez e mantê-los em pequenas placas. Esses organoides podem ser usados para descobertas de novos medicamentos em plataformas miniaturizadas que permitam a comparação paralela simultaneamente. Esse tipo de escala é passível de automação, modelo preferido pelas indústrias farmacêuticas. Além do teste de drogas para eventuais doenças neurológicas, esse modelo também permite uma análise do impacto de drogas ambientais (toxinas, fertilizantes etc.) no desenvolvimento embrionário humano. Nosso laboratório na Universidade da Califórnia, por exemplo, já consegue dizer rapidamente se existem toxinas que afetariam o cérebro embrionário em determinada amostra ambiental, fornecendo um selo de qualidade que deverá ser obrigatório para todos os futuros produtos, artificiais ou não, em alguns anos. É claro que o modelo também tem limitações, afinal os minicérebros não funcionam em um sistema interconectado com outros tecidos (sistema imune, por exemplo), mas acredito que muitas delas serão resolvidas em um futuro próximo.

Apesar das promessas em torno dos minicérebros, tudo isso ainda é muito caro para ser aplicado de uma forma personalizada. Por outro lado, felizmente, a ciência dá saltos. No ano passado conseguimos reduzir o custo dessa tecnologia de forma considerável, possibilitando a criação de minicérebros de até 100 pessoas de uma só vez. O novo método permitirá estudar condições neurológicas geneticamente complexas, como o autismo idiopático.

E foi com esse modelo que também descobrimos que os neurônios de minicérebros derivados de indivíduos autistas estabelecem um número menor de conexões nervosas (contatos sinápticos) comparado ao grupo controle (minicérebros derivados de neurotípicos). Essa alteração sináptica, provavelmente, também está relacionada aos sintomas clínicos dos pacientes. O próximo passo agora é encontrar uma forma de corrigir os defeitos sinápticos nos minicérebros dos autistas, o que será feito em parceria com a TISMOO, que vai iniciar a operação do seu laboratório para modelagem celular funcional na Europa ainda este ano. É um excelente ponto de partida para futuros ensaios clínicos.

autismo2.jpgComo quase sempre, a ciência avança de forma não linear e, muitas vezes, nos pega de surpresa, sem deixar muitas chances para a reflexão sobre aspectos fundamentais dos dados gerados. Então, uma pergunta interessante e provocativa para a área científica no momento atual seria se esses minicérebros teriam a capacidade de pensar ou se teriam consciência da própria existência em uma placa de petri? A resposta é que, apesar de rudimentar, as estruturas cerebrais estão lá, principalmente regiões do córtex frontal, responsáveis por uma série de funções cognitivas altamente sofisticadas. Seriam essas redes nervosas o princípio da consciência humana? Se sim, quais seriam as implicações éticas dessa tecnologia? Deixando de lado as questões filosóficas e éticas, acredito que esse novo modelo, associado a informação genética individual, trará a medicina personalizada para mais perto dos autistas e outros porta dores de transtornos neurológicos.

*Dr. Alysson R. Muotri é Ph.D., professor da Faculdade de Medicina e diretor do Programa de Células-tronco da Universidade da Califórnia, e sócio-fundador da startup de biotecnologia TISMOO, primeiro laboratório do mundo exclusivamente dedicado à medicina personalizada com foco no Transtorno do Espectro do Autismo e outros transtornos neurológicos de origem genética.

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