Ciência em Imagens: Avanços e Descobertas

Prévia do material em texto

1/19
A ciência em imagens
Confira vislumbres atômicos de fitas de grafeno, microesferas de bolha dupla e um evaporador solar
feito de osso.
Embora as ciências muitas vezes possam parecer opacas – relegadas a um laboratório estéril, ou um
computador silenciosamente triturando grandes quantidades de dados – há uma imagem inerente à
pesquisa que muitas vezes é negligenciada, mas através dela, vislumbres importantes de um campo ou
descoberta podem ser feitos.
A Science in pictures é uma coleção de imagens favoritas dos nossos editores publicadas em nossos
periódicos, capturando a arte e a beleza por trás de descobertas inovadoras.
Crédito da imagem: Yoonjin Oh e Shun-Hyun Kim, publicado no Journal of Polymer Science
Detalhe de tirar o fôlego
https://www.advancedsciencenews.com/category/science-in-pictures/
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pol.20210858
2/19
A fibrose pulmonar, onde o tecido cicatricial se forma nos pulmões como resultado de lesão ou doença,
como a COVID-19, é uma doença crônica e fatal sem cura conhecida. Um meio de desenvolver uma
terapia curativa requer um modelo eficaz para melhorar nossa compreensão dos processos biológicos
subjacentes que contribuem para a formação de tecido cicatricial e como reverter esses processos, mas
muitos que estão atualmente disponíveis são limitados.
Publicando em Materiais Avançados e gratando a capa de uma edição de outubro, Ali Doryab, Otmar
Schmid, e colegas do Centro de Saúde e Imunidade Comunitária e Pneumologia Abrangente do Instituto
de Saúde Pulmonar e Pneumologia Abrangente, Helmholtz Munique, relatam um fmodelo de ibristas
pulmonares em tempo real que permite a medição em tempo real da mecânica celular sob condições
fisiológicas. A imagem acima é uma imagem de SEM pseudo-colorida tirada da membrana BETA com
células A549 epilóidee alveolar semeadas.
Partículas de várias cavidades
https://onlinelibrary.wiley.com/toc/15214095/2022/34/41
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205083
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205083
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205083
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205083
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205083
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205083
3/19
Micropartículas estruturadas ou partículas com cavidades diferem das microesferas sólidas ou ocas
tradicionais. Eles são de grande importância devido às suas propriedades materiais excepcionais, bem
como a possibilidade de encapsular outros materiais dentro deles. No entanto, produzi-los de forma
confiável é um desafio.
A imagem aqui, publicada na revista Advanced Science por Naresh Yandrapalli e Markus Antonietti, do
Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces em Potsdam, Alemanha, retrata SEM e imagens coloridas
de partículas esqueléticas extraídas de várias emulsões multi-core. A equipe usou microfluídica à base
de polidimetilsiloxano (PDMS) para gerar essas emulsões complexas com múltiplos núcleos internos.
Cristais líquidos coléticos dispersos por polímero
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202203265
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202203265
4/19
Quando organizados de forma helicoidal, os cristais líquidos coléricos (CLCs) exibem cor estrutural
quando o comprimento da periodicidade, conhecido como tom helicoidal, está na faixa de luz visível. Em
um estudo publicado na Advanced Optical Materials, Albert Schenning, da Universidade de Tecnologia
de Eindhoven, e seus colegas exploram uma técnica menos conhecida para produzi-los, uma em que
microgotas distintas são incorporadas dentro de um cristal líquido colótico disperso de polímero
(PDCLC).
Para fazer isso, os pesquisadores emulificaram várias misturas de CLC termossensíveis, o que resultou
em gotículas CLC interpersadas dentro do revestimento PDCLC. Investigações da dinâmica dentro
dessas gotículas em forma de oblato revelaram várias respostas ópticas de temperatura-tempo,
dependentes da composição inicial da emulsão.
Evaportor solar da garfalha
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202201648
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202201648
5/19
Como um meio sustentável de obter água doce de fontes de água salgada, a geração interfacial de
vapor solar é muito promissora, mas sofre de séria degradação devido à contaminação do sal e uma
baixa taxa de coleta de água doce sob luz solar natural. Em Sistemas Sustentáveis Avançados, Junping
Zhang e colegas da Academia Chinesa de Ciências criaram um evaporador solar derivado dos ossos do
choco.
Como material de biomassa, o novo evaporador solar tem vantagens como sustentabilidade,
biocompatibilidade, biodegradável e baixo custo. É fabricado combinando o cuttlebone com um
composto fototérmico para dessalinização solar a longo prazo e coleta de água doce. A equipe
demonstrou coleta contínua de salmoura de alta concentração sem qualquer acúmulo de sedimentos de
sal.
Biotinta granular
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adsu.202200157
6/19
Os biofundos foram desenvolvidos para permitir a impressão 3D de tecidos e órgãos artificiais, mas as
abordagens atuais usam hidrogéis a granel. Esta imagem de um estudo publicado em Small por Kristi
Anseth e colegas da Universidade do Colorado Boulder relatam uma nova tinta feita de nanopartículas
de auto-montagem e um microgel para superar as limitações na bioimpressão 3D.
Embora outros microgéis tenham sido sugeridos para bioimpressão 3D antes, os pesquisadores relatam
que sua biotinta (despiculada na imagem aqui) é mais porosa e é capaz de manter sua forma enquanto
integra bem com as células. Assim, a equipe acredita que a plataforma poderia abrir novos caminhos na
engenharia de tecidos, levando à impressão de órgãos artificiais funcionais.
Células cardíacas alinhadas com andalhados
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202200951
https://www.advancedsciencenews.com/a-granular-bioink-could-bring-3d-printed-organs-to-life/
7/19
Em modelos cardíacos em miniatura de engenharia, é importante capturar detalhes como a orientação
das miofibras. Acima, a coloração de células cardíacas de F-actina (verde) e F-actinina (verde)
cultivadas em micro-moços em um andaime de plástico elástico (azul) mostram alinhamento celular.
Esses andaimes foram desenvolvidos e usados em uma publicação recente em Biologia Avançada por
Milica Radisic e colegas de trabalho para construir um modelo de ventrículo esquerdo em forma de cone.
Folhas trapozoidesais de andaimes com várias orientações de micro-sulcos foram enroladas em torno
de uma haste central, permitindo que os pesquisadores medissem mudanças em tempo real na
concentração, volume e pressão de cálcio.
Microesferas de bolha dupla
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adbi.202101165
8/19
Drogas que se dissolvem em gorduras em vez de água às vezes precisam de ajuda para se locomover
pelo corpo. Uma maneira de fazer isso é encapsulá-los como aqui, modelado por um corante vermelho
em uma microesfera de ácido polilático (PLA). Quando o PLA se degrada na água, a droga é liberada
lentamente.
Esta imagem de um artigo recente publicado no Journal of Polymer Science por Yoonjin Oh e Shun-Hyun
Kim no Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coréia mostra drogas duplamente encapsuladas -
há uma concha de hidrogel em torno das microesferas do PLA que permite uma liberação mais
controlada. O hidrogel também impede que as partículas grudem umas nas outras e nas paredes da
seringa, tornando a suspensão das partículas mais estável durante a injeção.
Redes duplas impressas em três dimensões
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pol.20210858
9/19
Os hidrogéis de rede interpenetrante (IPN) podem ser mais resistentes e elásticos do que os géis de
rede única convencionais. No entanto, eles geralmente são difíceis de imprimir em 3D porque exigem
várias etapas para criar. Esta fotografia de um papel Advanced Materials ilustra a impressão precisa de
um nó 3D feito de um hidrogelIPN por Jason Burdick e colegas de trabalho da Universidade da
Pensilvânia e da Universidade do Colorado, Boulder.
Os colaboradores projetaram uma síntese de um passo de hidrogéis IPN de biopolímeros usando luz.
Uma rede foi cruzada por radicais livres ao mesmo tempo em que outra rede entrelaçada foi cruzada
pela química tiol-ene.
Resolução atômica de poros em nanofitas de grafeno
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202202261
10/19
Nanofitas de grafeno poroso, como a mostrada na imagem de microscopia de força atômica sem contato
acima, são emocionantes para aplicações em dessalinização de água, separação de gás, transporte
iônico e detecção. No entanto, para todas essas aplicações, o controle da forma e densidade dos poros
é importante porque afeta as propriedades eletrônicas.
Pesquisadores da Empa – Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais, da
Universidade de Berna, da Technische Universitat Dresden e do Instituto Max Planck de Física da
Microestrutura, contribuíram para uma publicação no Journal of Polymer Science que explora o design e
a síntese de baixo para cima desses nanofitas em uma superfície de ouro.
Microarssels glinfáticos de bioengenharia
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pol.20220003
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pol.20220003
11/19
O sistema glinfático é um sistema de desligamento de resíduos no sistema nervoso central e sua
disfunção recentemente demonstrou afetar o desenvolvimento de doenças como Alzheimer, Parkinson e
Huntington. É difícil estudar as causas dessa disfunção em modelos animais, então uma publicação
recente de Biologia Avançada por Esak Lee e colegas da Universidade de Cornell dá os primeiros
passos para “glymphatics-on-a-chip”.
Aqui, uma imagem de um microvaso de bioengenharia (barra de escala de 50 m) é corada para marcar o
CD31 (verde), uma proteína que desempenha um papel na remoção de glóbulos brancos envelhecidos
do corpo e DNA em núcleos de astrócitos (azul). Os astrócitos são células não-neurônios que têm
funções, incluindo reparo e cicatrizes no sistema nervoso.
Os pesquisadores usaram esse modelo para descobrir que a exposição a certas biomoléculas prejudica
a drenagem de fluidos na unidade glinfática e para explorar o mecanismo celular desse
comprometimento.
Cobre a tiro-peçado
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adbi.202200027
12/19
O que acontece com uma folha de cobre pura com uma textura de fibra quando é submetida a peening
de tiro – uma técnica em que uma superfície material é bombardeada com partículas duras (motais
“tiros”) para melhorar as propriedades do serviço?
Este mapa de figuras inversas do pólo publicado no status de físico sólido (b) por Hisashi Sato e colegas
do Instituto de Tecnologia Nagoya mostra as microestruturas que se formaram em superfícies
enteseicidas. Entender o que acontece durante esse processo e como controlar a textura cristalográfica
ajudará a tornar o tiro-pequeno uma ferramenta importante para preparar o cobre e outras superfícies
catalíticas para um crescimento de grafeno de alta qualidade.
Uma casa auto-extinguível
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pssb.202100550
13/19
Projetar um revestimento com um amplo espectro de funções, como repelência líquida, anticorrosão e
anti-inflamatório, é um desafio, porque muitas vezes suas funcionalidades individuais têm requisitos
conflitantes sobre as propriedades interfaciais ou volumosas dos materiais. Jogue em mecano-químico-
robeza térmica, e você tem o seu trabalho cortado para você!
Em um estudo publicado na revista Advanced Materials, Libin Liu, da Universidade de Tecnologia de Qilu
(Shandong Academy of Sciences), Zuankai Wang, da Universidade da Cidade de Hong Kong, e seus
colegas criaram um revestimento triplo de camada tripla (STC) de inspiração integral que resolve
demandas conflitantes nas propriedades estruturais, químicas, mecânicas e térmicas dos materiais. Esta
imagem aqui é tirada de uma demonstração em que um modelo de casa de madeira é definido aceso
após 45 segundos de ignição contínua. O modelo STC foi parcialmente inflamado após 110 s e depois
auto-extinguido aos 135 segundos.
Coletor de células
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203792
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203792
14/19
Este pequeno dispositivo impresso em 3D é feito para colher células no interior das veias, artérias e
gânglios linfáticos. Esse dispositivo ajudará médicos e pesquisadores a obter informações sobre o status
do tecido em pacientes, levando a resultados clínicos, como o diagnóstico precoce da aterosclerose
(acumuleção de placas nas artérias).
Por enquanto, foi testado in vivo em um modelo de suíno e foi seletivo com sucesso para a camada
interna das células nos vasos sanguíneos. O dispositivo, publicado na Advanced NanoBiomed Research
por Staffan Holmin no Instituto Karolinska, Niclas Roxhed no KTH Royal Institute of Technology, e seus
colegas de trabalho, é inserido através de um microcateter plástico convencional, um tubo que é
manobrado em uma embarcação, e consiste em um fio com escovas redondas feitas do mesmo tipo de
plástico que o microcatheter.
Placa antiaderente para células
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anbr.202200023
15/19
Embora a detecção precoce do câncer seja crucial, a identificação de tumores continua a ser um desafio
em muitos casos. Muitos métodos de identificação se concentram em marcadores, como proteínas
superexpressas ou alteradas, e requerem superfícies não tóxicas e não adesivas para que proteínas e
células cancerígenas sejam analisadas.
Martin Humenik e colegas da Universidade de Bayreuth, na Alemanha, propuseram a combinação de
fotolitografia com a automontagem de proteínas para criar superfícies de repelente arbitrariamente e
inerentemente de células para esse fim. A imagem acima, publicada na Advanced Functional Materials,
mostra a disseminação de células HeLa e Kelly em redes de proteínas micropadronizadas. Os
pesquisadores podem controlar onde as células crescem com uma precisão incrível (confira as outras
imagens do artigo), abrindo portas para aplicação no isolamento e cultivo de células cancerígenas
circulantes, estudos sobre patogênese celular, progressão e metástase, além de permitir o
desenvolvimento de plataformas para medicina personalizada.
Fazendo células musculares falsas
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202207270
16/19
Estas são vesículas gigantes unilamellar (GUVs) que Xiaojun Han e colegas pesquisadores do Instituto
de Tecnologia de Harbin estão usando para fazer células artificiais. Em um artigo recente da , o grupo
encapsulou as mitocôndrias vivas (a potência da célula), actinas (proteínas nas células musculares) e
uma versão modificada da celulose.
Eles poderiam imitar o tecido muscular adicionando um produto químico para ativar as mitocôndrias para
produzir a molécula de energia ATP, que por sua vez desencadeou a actina para polimerizar em
filamentos que esticaram os GUVs. Quando eles irradiaram os GUVs esticados com um laser, a actina
desolimerizou e as células falsas contraíram as esferas novamente.
Eletrodos de metal líquido
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202204039
17/19
O hidrogênio, dotado de alta densidade de massa-energia e forte redutividade, é amplamente utilizado
em energia, indústria e medicina. Neste estudo publicado na Applied Research, Jing Liu e colegas da
Academia Chinesa de Ciências relatam materiais à base de metais líquidos usados como eletrodos de
evolução de hidrogênio flexíveis e amorfos para eletrólise da água.
A imagem apresentada aqui mostra as micromorfologias e os padrões de difratômetro de raios X de um
de seus materiais de eletrodo. Em comparação com os eletrodos rígidos tradicionais, espera-se que os
eletrodos de metal líquido flexível expandam a produção de hidrogênio, desempenhando um papel
importante em áreas como a fabricação de chips.
Ver mais Ciência em imagens artigos aqui
ASN WeeklyTraduçãoInscreva-se para receber nossa newsletter semanal e receba as últimas notícias científicas diretamente
na sua caixa de entrada.
ASN WeeklyTradução
Inscreva-se no nosso boletim informativo semanal e receba as últimas notícias científicas.
Posts relacionados:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/appl.202200014
https://www.advancedsciencenews.com/category/science-in-pictures/
18/19
De ondas sonoras holográficas a palheiro de nanocinto, esta galeria dá uma apreciação renovada para a
exploração científica.
De plataformas de vacinas sem reforço a tintas 2D goopy e cristais que mudam de cor, aqui estão
algumas das imagens mais impressionantes coletadas de nossos periódicos.
Imagens impressionantes e ciência inovadora - de um tabuleiro de xadrez de hidrogel a aço flutuante e
uma tireóide em um chip.
https://www.advancedsciencenews.com/science-in-pictures-5/
https://www.advancedsciencenews.com/science-in-pictures/
https://www.advancedsciencenews.com/science-in-pictures-4/
19/19
Este mês em imagens
Vivendo fibras ópticas, esqueletos de níquel e grafeno supercondutor - esta edição de nossa série de
imagens Science contém imagens mais incríveis selecionadas por nossos editores.
Desumedificar pingentes, as origens dos neurônios olfativos, microespectrômetros e transformar agentes
cancerígenos.
Este mês em imagens
Aproveite esta galeria de imagens científicas com um peixe de hidrogel brilhante, flores de microescala,
fogos de artifício em nanoescala e muito mais.
https://www.advancedsciencenews.com/this-month-in-pictures-7/
https://www.advancedsciencenews.com/this-month-in-pictures-7/
https://www.advancedsciencenews.com/science-in-pictures-2/
https://www.advancedsciencenews.com/this-month-in-pictures-6/
https://www.advancedsciencenews.com/this-month-in-pictures-6/