Avanços em Ciência e Tecnologia

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Este mês em imagens
Micromotores que matam bactérias, patchworks microscópicos e fibras de DNA decoradas com “smileys”
feitos por si mesmo – a ciência nunca pareceu melhor.
Micromotores que matam biofilme. Crédito da imagem: Martin Pumera et al.
A arte nasce da observação e investigação da natureza - Marco Túlio Cícero. Nesta edição de “Este mês
em imagens”, reunimos uma bela imagem publicada em nossos periódicos, que nos ajudam a nos
conectar melhor com o lado criativo, ou talvez até humano, da ciência. Essas imagens oferecem
instantâneos de meses ou até anos de trabalho, capturando tecnologias e inovações inovadoras que,
esperançosamente, um dia, mudarão o mundo para melhor.
Blocos de construção da biologia sintética
https://www.advancedsciencenews.com/category/science-in-pictures/
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Recriar a estrutura do tecido vivo é um dos principais obstáculos no campo da biologia sintética e da
engenharia biológica. Uma maneira de superar isso é confiando em protocélulas como unidades
fundamentais para construir estruturas autônomas com arquitetura complexa. Pierangelo Gobbo, com
sede na Universidade de Bristol, e seus colegas estão fazendo exatamente isso. A equipe encontrou
uma maneira de criar protocélulas estáveis com água usando um molde, que pode ser usado para
construir tecido de qualquer forma ou tamanho (como mostrado aqui). O trabalho foi publicado este mês
na Advanced Materials.
Padrões em nanoescala
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100340
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Esta imagem SEM de um conjunto de nanoring de Au-Au demonstra as capacidades de uma nova
técnica de padronização desenvolvida por John de Mello, Sihai Luo e sua equipe. Através da auto-
montagem molecular e descamação física, eles foram capazes de controlar a largura de lacuna de
nanogaps metálicos - componentes fundamentais de dispositivos fotônicos e eletrônicos em nanoescala
- de 30nm para apenas 3nm. Este trabalho, publicado na Advanced Materials, amplia a gama de
nanoestruturas metálicas que podem ser fabricadas em grandes áreas, com a esperança de que ele
encontre aplicação em eletrônica molecular, plasmônica e biosensação.
Controlar robôs com cristais líquidos
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202100491
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Como os cristais líquidos podem ajudar os robôs a entender melhor seu ambiente? Em um novo estudo
publicado na Advanced Functional Materials, Yong Geng e seus colegas demonstram como os cristais
líquidos moldados em esferas podem refletir um conjunto estreito de comprimentos de onda para se
comunicar com as máquinas. Ao usar esses retrorrefletores com comprimentos de onda ultravioleta e
infravermelho, sua pegada é invisível ao olho humano. Diante disso, os pesquisadores sugerem que
esses refletores podem ser usados para ajudar robôs autônomos a navegar em ambientes densamente
povoados, como cidades, sem que os refletores distraiam esteticamente.
Genes para a felicidade
https://www.advancedsciencenews.com/invisible-codes-help-robots-make-sense-of-their-environment/
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Sorria, você está na câmera! Na verdade, uma imagem de microscopia de força atômica. Esta
interpretação divertida e feliz é o trabalho de Jonathan Burns na University College London, publicando
em Small, que tem funcionalizado fibras de DNA (visíveis aqui) com smileys de dardiço DNA. A interação
de pares de bases de DNA específicos umas com as outras torna o DNA um material ideal para dobrar
em estruturas em nanoescala (essas smileys têm menos de 100nm de tamanho). Originalmente uma
mera novidade, este método de construção explodiu nos últimos anos e promete potencial em materiais,
ciências físicas e biológicas.
Construindo um osso melhor
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202100136
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Em um contexto cirúrgico, defeitos ósseos são frequentemente tratados com enxertos ósseos. No
entanto, essa prática é limitada pela disponibilidade de tecido do doador e pelo risco de rejeição do
enxerto. Construir novos tecidos com as próprias células de um paciente ajudaria a resolver esses
problemas. Esta imagem de microscópio eletrônico de varredura mostra a formação de microestruturas
de hidroxiapatita (em roxo) em um andaime que consiste em um material inorgânico e células
especializadas para auxiliar a formação óssea. A forma desses andaimes ósseos, relatada por Ruei-
Zeng Lin, Juan Melero-Martin e seus colegas de trabalho em Materiais Avançados de Saúde, pode ser
adaptada para atender aos requisitos de defeitos ósseos específicos.
Micromotores autopropulsados destroem biofilmes bacterianos
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adhm.202100070
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Neste estudo recente publicado na Advanced Functional Materials, uma equipe de cientistas liderada por
Martin Pumera criou uma maneira econômica de destruir biofilmes bacterianos usando micromotores
autopropulsados e autônomos (mostrados acima). Os micromotores foram feitos com óxido de zinco
dopado prateado, pois ambos os materiais possuem atividade antibacteriana conhecida, e as
capacidades autopropulsoras do sistema aumentam sua difusão para alcançar mais bactérias. Os
pesquisadores demonstraram sua capacidade de eliminar os biofilmes de bactérias gram-positivas e
gram-negativas das superfícies sólidas, abrindo caminho para avanços em tudo, desde cuidados de
saúde até serviços públicos.
Luz de injeção
https://www.advancedsciencenews.com/using-microrobots-to-eradicate-bacteria/
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Este tubo pontiagudo de aparência estranha é na verdade uma matriz de microagulhas de polímero, não
para a entrega de terapêuticas na pele, mas para uma penetração profunda mais direcionada e guiada
de luz – como a luz “injetante” no corpo. A fototerapia é um campo crescente de pesquisa em saúde e
terapêutica, enquanto as microagulhas estão se tornando cada vez mais importantes no campo da
entrega de medicamentos. Combinando esses dois campos de pesquisa, esta matriz de microagulhas
para ajudar a guiar a luz UV mais profundamente na pele para o tratamento de condições
dermatológicas é o trabalho engenhoso de Shuai Xu, Bethany Perez White, John Rogers e seus colegas
de trabalho, e é apresentado em Materiais Funcionais Avançados. Este dispositivo vestível pode um dia
se tornar um meio onipresente e barato de tratar condições difíceis da pele com fototerapia. Talvez um
dia alguns de nós possam se sentir um pouco “flash” no consultório do médico.
Uma maneira melhor de “interrogar” células
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202100576
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202100576
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Em ambientes biológicos nativos, o desenvolvimento e o comportamento das células são acionados por
pistas mecânicas aplicadas à superfície das células. A reprodução eficaz disso em laboratório tem sido
um desafio porque, embora os efeitos causativos entre a topografia da superfície e a função celular
tenham sido demonstrados, a variabilidade nos materiais utilizados neste processo de triagem os torna
difíceis de discernir. Em um artigo publicado na Advanced Functional Materials, uma equipe liderada por
Victor Cadarso, Jessica Frith e Nicolas Voelcker desenvolveu uma nova abordagem para imprimir
características topográficas micro e nanoescala na base da cultura convencional, facilitando a triagem de
alta produção de 12 topografias de superfície e as respostas específicas resultantes que eles provocam.
Semicondutores de próxima geração
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202100881
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O silício monocristalino é um dos materiais semicondutores mais comuns em eletrônicos de consumo.
Uma das formas mais comuns deste material é a “silicon wafer”, um material que é rígido, quebradiço e
não transparente. Para lidar com essas desvantagens, Jian-Sheng Jie, Xiao-Hong Zhang e colegas de
trabalho desenvolveram uma elegante estrutura Si unicultiva, fotografada aqui usando microscopia
eletrônica de varredura, que é flexível, leve, adaptável e altamente transparente. Suas descobertas
foram publicadas este mês na Advanced Materials.
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