Foto de um segmento de DNA esticado entre nanopilares

A imagem abaixo mostra um fio de DNA suspenso em uma cama de pilares de silício nanoscópicas usando um processo desenvolvido por Enzo di Fabrizio e sua equipe. De acordo com a Revista New Scientist, os pesquisadores recuperaram fitas de DNA a partir de uma solução diluída usando nanopilares de silício repelentes de água que causam evaporação rápida da umidade deixando os fios secos, assim como você pode espalhar o material mole para secar ao sol. Eles perfuraram nano-furos na base das camadas e através dos orifícios passaram feixes de elétrons que capturaram imagens de alta resolução do segmento de DNA.
A New Scientist explica que a técnica foi utilizada para capturar a imagem de sete cadeias de DNA envolvidas em uma "corda", porque os elétrons emitidos pelo microscópio eram muito poderosos para serem utilizado para capturar uma imagem de um único filamento de DNA sem o destruir no processo.

     

Foto do segmento de DNA esticado entre nanopilares

A equipe publicou os resultados de seu trabalho na revista Nanoletters. Os novos cientistas dizem que a nova técnica "representa um passo significativo para Nanobiologia e todos os campos conectados a ela, dando aos cientistas uma nova forma de entender o DNA. Especialmente quando se trata de sua estrutura."

Os autores escreveram: "A imagem direta torna-se importante quando o conhecimento a pouco/ único nível  molecular é solicitado e onde a difração não permite obter informação estrutural e funcional."

Os cientistas estão entusiasmados com o desenvolvimento porque aperfeiçoamento lhes permitirá assistir literalmente proteínas, RNA e outras biomoléculas interagindo com o DNA.

Fonte: http://www.digitaljournal.com/article/338173

Malha de nanofibras para cirurgia

Fibroblastos,células que compreendem muitos tecidos moles ao longo do corpo,crescem ao longo de uma  malha cirúrgica nanofabricada produzida segundo um padrão starburst. As nanofibras individuais são originárias a partir de um ponto central e irradiam para fora, incentivando a migração e crescimento celular a em direção ao centro da ferida.

A malha, criada pelo estudante de medicina Mateus R. MacEwan e seus colegas da Universidade de Washington em St. Louis, foi desenvolvida para reparar defeitos na membrana que envolvem a medula espinhal e o cérebro, mas também poderia ser usada para consertar tecidos. As nanofibras têm o potencial de tornar as operações mais fáceis para cirurgiões e reduzir a taxa de complicações experimentadas pelos pacientes.

Fonte: http://outlook.wustl.edu/2012/aug/big-picture

Nanotubos e proteção do DNA

Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) forneceram evidências no laboratório que os nanotubos de carbono de parede única (SWCNTs) podem ajudar a proteger as moléculas de DNA de danos por oxidação. Na natureza, a oxidação é um processo químico comum, no qual um produto químico reativo remove elétrons de DNA e pode aumentar a probabilidade de mutações em células. São necessários mais estudos para verificar se o efeito in vitro de proteção de nanotubos relatados no laboratório ocorre também in vivo, isto é, dentro de um organismo vivo.

"Nossos resultados não nos dizem se os nanotubos de carbono são bons ou ruins para as pessoas e o meio ambiente", diz Elias Petersen, um dos autores do estudo. "No entanto, os resultados nos ajudam a entender melhor os mecanismos pelos quais os nanotubos podem interagir com biomoléculas."

Nanotubos de carbono de parede simples-pequenas hastes ocas que são folhas de um átomo de espessura de grafeno enroladas em cilindros 10 mil vezes menores em diâmetro do que um cabelo humano-são valorizados por suas extraordinárias propriedades ópticas, mecânicas, térmicas e eletrônicas. Eles estão sendo usados ​​para produzir materiais leves e extremamente fortes, melhorar as capacidades de dispositivos, como sensores, e fornecer um meio novo de distribuição de drogas com grande especificidade.Contrariando a expectativa de que os nanotubos de carbono iriam danificar biomoléculas ao entrar em contato, os pesquisadores descobriram que os níveis globais de danos no DNA acumulado foram significativamente reduzidos nas soluções com nanotubos de presentes. "Isto sugere que os nanotubos podem fornecer um efeito protetor contra danos oxidativos ao DNA", diz Petersen.

Imagem de microscopia eletrônica de varredura de uma amostra típica do carbono de parede simples .

Uma explicação possível para o resultado surpreendente, Petersen diz, é que os nanotubos de carbono podem atuar como captadores, ligando-se as espécies oxidativas em solução e impedindo-as de interagir com o DNA. "Vimos também uma diminuição no dano do DNA, quando o fizemos ultrassons na presença de dimetil sulfóxido (DMSO), um composto químico conhecido por ser um sequestrante radical hidroxilo", diz Petersen.

Petersen diz que um terceiro experimento foi realizado em ultra-sons na presença de DMSO e SWCNTs ao mesmo tempo, produzido um efeito aditivo, a redução dos níveis de danos ao DNA de forma mais significativa do que qualquer dos tratamentos por si só.

Fonte: http://www.nist.gov/mml/bbd/dna-111412.cfm

Entrevista sobre a nanotecnologia no Brasil

Esse vídeo mostra como está a  nanotecnologia na indústria e nas empresas brasileiras. O Doutor Cauê Ribeiro de Oliveira fala sobre muitos pontos dentro pesquisa sobre a nanotecnologia desenvolvida na EMBRAPA. 

Vacina de nanoemulsão

Pesquisadores da Michigan Nanotechnology Institute for Medicine and Biological Sciences se mostraram interessados em pesquisar nanoemulsões (dispersões onde o tamanho dos componentes estão em escala nanométrica) como adjuvantes das vacinas de mucosa e descobriram  que elas são um tipo novo e promissor de adjuvante.

http://www.clicrbs.com.br/rbs/image/7694866.jpg

Eles testaram a vacina em ratos e os resultados mostraram que nanoemulsões podem inativar o vírus sem causar toxicidade superior ou inferior das vias respiratórias da mucosa em animais tratados.

http://images.gizmag.com/related/drug-protects-mice-from-toxic-radiationjpg.jpg

Os cientistas MNiMBS são atualmente financiados para perseguir vacinas baseadas em nanoemulsão para: hepatite B,antraz,vaccinia,gripe,vacina bioterrorismo trivalente cobrindo antraz, toxina botulínica e peste e fibrose cística.Eles têm resultados promissores para uma vacina adjuvante contra o HIV  e estão no processo de desenvolvimento de programas para as vacinas de dengue, RSV e H5N1.

Este é o site do Instituto: http://www.nano.med.umich.edu/Platforms/Adjuvant-Vaccine-Development.html

Você não conhece muito sobre o tema adjuvantes de mucosas? Leia esse artigo em português :

https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:4N-Vk6lWOxUJ:www.biotecnologia.com.br/revista/bio19/19_6.pdf+&hl=pt-BR&gl=br&pid=bl&srcid=ADGEEShk8Cf6N6szwVO6FD3mO8MkSZ_15fw5pKXNZn563BV-HAjgx0irN_vHzZQubmT9om4mW3SFfo1qTXjgjpeNEhbYT6bN0RfbaN1RFQ6YvGTvrnWpjygniaCE2Iv8k_qZns1BfGam&sig=AHIEtbSTRD3JIOYcmUvCMDtPSoKelhIEiQ

Como podemos usar as técnicas de engenharia tecidual para criar tecido cutâneo?

Entendendo um pouco mais sobre a Nanotecnologia e suas aplicações

Nanotecnologia e Medicina regenerativa

As nanofribras que imitam as fibras de colágeno  presentes na matriz extracelular (MEC) podem ser criadas através de um grupo de componentes naturais e sintéticos,  que tenham propriedades benéficas contra queimaduras. Essas propriedades incluem uma grande razão entre a área de superfície e o volume,elevada porosidade, além de promover a proliferação, migração e aderência celular.

 A técnica de  electrospinning é utilizada para produção de  um molde de  nanofibras biodegradáveis e biocompatíveis, onde células-tronco são cultivadas, para a produção de uma nova pele, visando o tratamento de queimaduras e outros defeitos cutâneos.

A nanotecnologia e a medicina regenerativa são as grandes inovações desse século. A associação dessas duas áreas inovadoras, através da combinação do uso de nanofibras e células tronco podem quebrar diversos paradigmas, e vem mostrando ser o futuro da terapia regenerativa de órgãos e tecidos e, consequentemente, a esperança para inúmeras doenças como câncer, diabetes, lesões medulares, queimaduras e outras até então consideradas incuráveis.

Ultimamente, o que se descobriu sobre esses "tecidos artificiais" é a grande similaridade com o epitélio humano, podendo servir também nos testes com medicamentos e cosméticos usados na pele, evitando o uso de animais para esses testes.

Engenharia tecidual e polpa dentária: artigo de revisão

Para os interessados na área de engenharia tecidual aliada a odontologia este artigo de revisão é uma ótima fonte de informação atualizada sobre o assunto e suas perspectivas para a próxima década. O artigo “ Dental Pulp Tissue Engeneering ” é de 2011 e conta com autores brasileiros e um pesquisador americano da Universidade de Michigan.

http://www.agamiodontologia.com.br/images/temp/endodontia.jpg

Parte do abstract do artigo:

A polpa dental é um tecido conjuntivo altamente especializado  que possui uma restrita capacidade de regeneração, devido à sua disposição anatômica e à natureza pós-mitótica das células odontoblásticas. A remoção total da polpa, seguida da desinfecção do canal radicular e seu preenchimento com material artificial proporciona a perda de uma significante quantidade de dentina deixando como sequela um dente não vital e enfraquecido. Entretanto, a endodontia regenerativa é um campo emergente da engenharia tecidual, que demonstrou resultados promissores utilizando células-tronco associadas à  arcabouços e moléculas bioativas. Desta forma, esse artigo revisa os recentes avanços obtidos na regeneração do tecido pulpar baseado nos princípios da engenharia tecidual e fornece aos leitores informações compreensivas sobre os diferentes aspectos envolvidos na engenharia tecidual. Assim, nós especulamos que a combinação ideal de células, arcabouços e moléculas bioativas pode resultar em significantes avanços em outras áreas da pesquisa odontológica.

http://www.odontomagazine.com.br/wp-content/uploads/2012/02/celulas-1024.jpg

   
Link do artigo: http://www.scielo.br/pdf/bdj/v22n1/v22n01a01.pdf

Placas de Petri de Nanodiamante

As placas de petri são usadas há muito tempo na área biomédica.Antigamente eram feitas de vidro e hoje a maioria é de poliestireno.Até pouco tempo acreditávamos que elas não interferiam nas soluções, meios e culturas, Andrei Sommer e colegas na Universidade de Ulm descobriram que não é bem assim. Com o uso de um nanoindentador eles encontraram uma camada nanoscrópica formada por espécies reativas de oxigênio(ROS) que danificam as células.

 A boa notícia é que pesquisadores na Alemanha desenvolveram uma placa de Petri revestida com diamante nanocristalino que não oferece esse risco e por isso seria mais segura para procedimentos como fertilização in vitro e produção de células tronco in vitro.

Este trabalho encontra-se detalhado no Jornal of Bionic Engineering.

Fonte: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/51139

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiDzLxym3Blmcto-lRhNyY1Cm_t7UnLqNCJCUG0-IK2Gt4XYBrUftFezS8MAl1JhecJQLN3E8zQjpNCSZahqJI-s3ZEWZ0pb1CkdR614ECBUdD2lCxCG29xklDo8CyeZlXND-3zwlXMqPA/s1600/IMG_2090.JPG

A evolução da engenharia tecidual

             A engenharia tecidual objetiva a criação de dispositivos que possam manter ou restaurar a função do tecido. A engenharia de tecidos tem avançado possibilitando a utilização dos mais diversos biomateriais que potencializam a eficiência dos resultados esperados. Atualmente, esta área tendo a crescer com a atuação da nanotecnologia, que visa melhorar este campo.  Mesmo com a disponibilidade da tecnologia, a engenharia tecidual ainda enfrenta alguns desafios, entre eles a da substituição da Matriz Extracelular Original, capaz de influenciar o comportamento e adesão celular. A criação dos chamados “arcabouços”, formados pelos mais diversos biomateriais, depende da competência da nanotecnologia.

       O futuro desse campo de pesquisa aparece num cenário de grandes investimentos e progresso, sobretudo pelo entusiasmo de jovens pesquisadores comprometidos com seus objetivos.

Referência: M. Kelleher Cassandra, P. Vacanti Joseph. Engineering extracellular matrix through nanotechnology, 2010.

Nanotecnologia na Engenharia de Tecidos

        A nanotecnologia pode auxiliar na criação de órgãos artificiais e implantes com maior afinidade pelo tecido original, através do crescimento de células em arcabouços artificiais de polímeros biodegradáveis, superfícies contendo ranhuras nanométricas ou "carimbadas" com moléculas de adesão para melhorar a aderência de células e orientar seu crescimento nas formas desejadas. Da mesma forma, nanocompósitos (nanomateriais formados pela união de dois ou mais componentes, sendo que um deles possui partículas em dimensões da ordem de nanômetros) de liga de titânio podem ser usados para aumentar a longevidade e a biocompatibilidade de dipsositivos cirúrgicos e próteses. Como exemplos: implantes de células nervosas crescidas em malhas poliméricas para reparo de medula espinhal; células ósseas ou de cartilagem para reconstituição de articulações e células do fígado para a construção do órgão para transplante.

 

Introdução ao conhecimento dos biomateriais: Um pouco de história

       O uso de biomateriais surgiu com a necessidade da utilização de materiais , tais como o vidro e a madeira, inicialmente, que substituíssem tecidos humanos que por algum motivo foram lesados.  Antes dos Biomateriais era comum a utilização de materiais de origem biológica, como no caso dos enxertos e dos transplantes, os quais são classificados como autógenos (onde o doador é o próprio receptor), alógenos (onde o doador e o receptor são da mesma espécie) e xenógenos (onde o doador é de origem animal). Devido às desvantagens desses materiais e também do grande desenvolvimento científico e tecnológico, muitos trabalhos foram realizados com o objetivo de dispor de materiais de origem sintética com características adequadas que permitissem diminuir e em alguns casos eliminar o uso de materiais de origem biológica.

        A história dos Biomateriais pode ser dividida em três fases ou gerações. A primeira,  Foi a era de ouro, aço, marfim, madeira e vidro, entre outros. A segunda geração é compreendida, até meados do século XX e inclui metais e ligas de titânio para implantes dentários, os polietilenos de peso molecular e densidade muito altos  para a reposição de articulação e válvulas cardíacas. Recentemente, surgiu a designada terceira geração, e emergiu a partir de várias pesquisas para que os materiais durem muito mais tempo do que os já existentes e serem mais bem adaptados à vida prolongada no ambiente do corpo humano.

       O mercado de Biomateriais tem se desenvolvido em todo o mundo. Em pesquisa realizada no ano de 2008  estimou-se que o mercado movimentou cerca de 25.6 bilhões de dólares, podendo atingir 64,7 bilhões de dólares  em meados de 2015. (www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/biomaterials-393)

      O caso brasileiro mostra-se muito mais dramático devido ao nível baixo de saúde da maioria da população, representado pelos altos índices de mortalidade infantil e baixa expectativa de vida, em comparação à países do primeiro mundo. Além disso, grande parte dos Biomateriais usados no Brasil são importados e acabam por gerar muitos gastos. Desta forma, observa-se uma enorme necessidade de desenvolvimento científico e tecnológico brasileiro na área de Biomateriais como forma de atender às necessidades do povo brasileiro de melhoria da saúde geral e de redução de custos dos materiais envolvidos.

 

 

Fontes:

http://www.intranet.foar.unesp.br/histologia/Blog/Bio_intro.htm

http://www.demet.ufmg.br/docentes/rodrigo/biomateriais.htm

http://biomateriais.blogspot.com/

http://biomateriais.net/o-que-sao/

A aplicação da nanotecnologia na odontologia

No século XXI, com o avanço considerável da área de engenharia tecidual, a aplicação de conhecimentos em biomateriais na criação de arcabouços vem tomando frente, e cada vez mais há necessidade de aprofundar os conhecimentos em nanotecnologia para obter novas estruturas em escala nanométrica e compreender as propriedades físico-químicas que irão auxiliar para evidenciar novas funções.

A nanobiotecnologia é a aplicação da nanotecnologia nas áreas das ciências da vida e biológicas. Nos últimos anos, o desenvolvimento deste campo científico na odontologia tem avançado rapidamente. Dentre as aplicações na odontologia, podemos destacar a criação de placas, parafusos e implantes com maior afinidade pelo tecido original, aceleração do crescimento ósseo, utilização de células-tronco e hormônio do crescimento, além de aumentar a longevidade e biocompatibilidade de dispositivos cirúrgicos e próteses. A nanotecnologia se caracteriza por ser uma técnica que exige um conhecimento transversal da inter e multidisciplinaridade, abrangendo uma diversidade de áreas estratégicas para a pesquisa, tais como a Física, Química, Biologia, Ciências da Saúde e Ciência de Materiais, tendo como objetivo principal a manipulação da matéria em escala nanométrica. Algumas vezes,são importantes as propriedades magnéticas, a área superficial ativa, a reatividade química e a atividade biológica. A partir daí , estas excelentes propriedades têm sido extensivamente investigadas para as mais variadas aplicações. 
      Devido à necessidade da multidisciplinaridade o principal desafio da nanotecnologia no desenvolvimento é na consolidação de conhecimento necessário para garantir a inovação tecnológica e a formação da força de trabalho necessária para a exploração deste conhecimento.