Professor da UFC tem pesquisa publicada em uma das principais revistas científicas do Mundo

O professor Amauri Jardim de Paula, do Departamento de Física da Universidade Federal de Fortaleza (UFC), teve uma de suas pesquisas publicadas em uma das maiores revistas especializadas em ciência no Mundo, a Science Robotics. O artigo explica um método revolucionário e inovador que utiliza a técnica da nano e microrrobôs para erradicação de biofilmes. A descoberta contou com o apoio de pesquisadores da Universidade da Pensilvânia.

A pesquisa apresenta um novo método para que os cientistas possam realizar a remoção de biofilmes, que são comunidades bacterianas que se conectam a superfícies e que são consideravelmente difíceis de tratar ou remover, muitas vezes resultando em mortes ou danos na área da saúde. Causa ainda prejuízos às indústrias.

Biofilmes

De acordo com os pesquisadores, os biofilmes são formados a partir de superfícies abióticas, como implantes ósseos, odontológicos, catéteres e sondas hospitalares. Ou por superfícies bióticas, como os dentes e regiões mucosas. Esses espaços são considerados pelos cientistas de difícil acesso para a passagem de alguns instrumentos médicos. Na área da saúde, após formados, os biofilmes produzem efeitos devastadores, incluindo infecções persistentes e várias complicações médicas.

Nos Estados Unidos, estimam-se que 1,7 milhão de pessoas adquirem infecções hospitalares desse tipo por ano, com alto índice de mortalidade (um para cada 17 casos). Estudos apontam que 7% dos pacientes que são internados em hospitais podem vir a desenvolver uma infecção por biofilme. Em países pobres, esse número sobe para 10%.

No contexto industrial, os biofilmes entopem linhas de água, válvulas, filtros, tubulações e fendas, causando prejuízos anuais de bilhões de dólares na indústria marítima, em plantas de dessalinização, e na indústria química em geral.

DESAFIO

Um dos fatores responsáveis pela resistência dos biofilmes é a existência de uma camada de materiais, conhecidos como exopolissacarídeos (EPS), que circunda as células bacterianas, conferindo coesão à estrutura do biofilme. Fazendo uma analogia, o professor Amauri explica que os EPS representam tijolos de construção, os quais se alojam e dão resistência química e mecânica às bactérias.

Além disso, esse "tijolos" também atuam como barreiras contra os medicamentos antibacterianos (antibióticos), impedindo que as bactérias sejam mortas. "Dessa forma, em função da existência dos EPS, a erradicação completa dos biofilmes representa um enorme desafio tecnológico", explica o pesquisador.

INOVAÇÃO

om a miniaturização de sistemas (sobretudo a nanotecnologia), os robôs têm ficado cada vez menores e com movimentos mais precisos. Na pesquisa em questão, os pesquisadores desenvolveram robôs antimicrobianos catalíticos (CARs), capazes de realizar múltiplas tarefas que resultam na eliminação completa de biofilmes.

Primeiramente, os CARs matam quimicamente as bactérias e degradam a matriz de EPS do biofilme. Na sequência, o controle de movimento dos CARs (feito através de campo magnético) permite que se colete e elimine os resíduos do biofilme. Moléculas reativas, geradas a partir de nanopartículas de óxido de ferro presentes nos CARs, se mostraram capazes de matar as bactérias com alta eficiência, e também destruir a matriz de EPS.

DEMONSTRAÇÃO

Para explicar a possibilidade de aplicações práticas, os pesquisadores demonstraram o uso potencial de CARs para acessar o interior de dentes humanos. Eles utilizaram a técnica em uma das áreas anatômicas mais desafiadoras dos dentes, denominada istmo, uma lacuna bastante estreita entre os canais onde o biofilme bacteriano geralmente se forma no interior dos dentes.

Primeiro, os CARs atravessaram prontamente o istmo em um movimento para frente e para trás, conforme indicado pelo campo magnético externo. Em seguida, foi feito o rompimento de biofilmes no istmo.

Mostrou-se também a atuação dos CARs através do canal do dente, outro local comum de formação de biofilme dental. Juntos, esses exemplos ilustram a viabilidade e possíveis aplicações de movimento controlado e formas especializadas para acessar, mover e direcionar biofilmes prejudiciais.

"Com esses princípios, criamos uma plataforma robótica de pequena escala que incorpora nanopartículas de óxido de ferro para matar biofilmes e extraí-los de superfícies ou de espaços confinados de difícil acesso. Os robôs percorrem caminhos específicos para derrubar e remover de forma precisa e controlável as bactérias e os resíduos de biofilme. A incorporação da modalidade de degradação catalítica que atua em conjunto com as propriedades magnéticas introduz uma nova estrutura conceitual para uma plataforma robótica para erradicar os biofilmes", ressalta o professor.

Confira a publicação na íntegra no site.

Confira abaixo o vídeo da pesquisa.

RANKING

A UFC é destaque nacional pelo impacto das pesquisas desenvolvidas na Universidade e publicadas em periódicos mundo afora. O fato foi atestado recentemente pelo Leiden Ranking (http://www.leidenranking.com), publicado em 2018 com dados referentes ao período 2013-2016.

A instituição está entre as 10 melhores do Brasil no quesito relativo à proporção de artigos produzidos na Instituição que estão entre os 10% mais citados do mundo em sua respectiva área, tendo a mesma pontuação (5,9%) da Universidade Federal Fluminense (UFF), da Universidade de São Paulo (USP) e da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Neste ano, por exemplo, professores do Departamento de Matemática assinaram artigo com um dos ganhadores do "Nobel da Matemática" (http://bit.ly/2L3tZIi).