Cientistas usam hidrogel para criar ‘músculo’ que se fortalece…

Inspirada pelo processo de fortalecimento dos músculos humanos, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Hokkaido, no Japão, desenvolveu uma forma de fabricar materiais que se tornam mais resistentes à medida que são mecanicamente estressados. Em outras palavras, esses materiais, em vez de se desgastarem, se tornarão mais fortes com o uso e o passar do tempo. 

Para isso, a equipe, chefiada pelo cientista Takahiro Matsuda, utilizou um hidrogel de rede dupla, que é macio e resistente ao mesmo tempo, já que possui dois tipos de redes poliméricas: uma macia e elástica e outra rígida e quebradiça. 

Quando o hidrogel foi colocado em uma solução contendo monômeros (forma simples dos polímeros) e exposto a uma força de tração, suas cadeias poliméricas rígidas se romperam, atraindo os monômeros para as extremidades fragmentadas e formando novos polímeros na região, o que podemos chamar de polimerização. O resultado desse processo foi a recriação e o fortalecimento da rede rígida, enquanto a rede macia, que não sofreu alteração ao ser esticada, continuou dando forma e mantendo a estrutura do gel. Observe os passos I, II e II da figura abaixo: 

Fonte: Reprodução/Takahiro Matsuda (Science/AAAS) 

Em comparação com a experiência japonesa, algo semelhante acontece com os corpos dos atletas que praticam levantamento de peso. Com o esforço exercido na malhação e a realização dos movimentos repetitivos, as fibras musculares (rede rígida) se quebram, estimulando a formação de fibras novas e mais fortes. Nesse caso, os monômeros dos músculos são os aminoácidos contidos nas proteínas. É por esse motivo que os músculos dos atletas crescem e se desenvolvem. 

No estudo de Matsuda, é aplicado o mesmo princípio do efeito da malhação sobre os músculos humanos: quanto mais o hidrogel é esticado, mais a rede rígida se rompe e acumula novos polímeros. Isso faz o volume e a resistência dessa rede aumentar. A equipe reportou que a força do hidrogel cresceu até 1,5 vez, enquanto sua rigidez aumentou 23 vezes, e o pesou subiu 86%. 

O estudo de Matsuda foi publicado no site da Science. Para ele e sua equipe, esse é o pontapé inicial para a criação de materiais muito mais duradouros do que os que existem atualmente, sendo ativos e adaptáveis. Uma boa aplicação seria na confecção de exoesqueletos flexíveis usados por pacientes que sofreram lesões ósseas e/ou musculares. No entanto, isso só será possível quando os cientistas criarem um mecanismo de suprimento de monômeros autossuficiente. 

Fonte: Tecmundo 

Biologia computacional

A biologia computacional se ocupa da aplicação de técnicas da ciência da computação, matemática aplicada e estatística para resolver problemas da biologia. 

Biologia computacional é uma área de estudo interdisciplinar que se ocupa da aplicação de técnicas da ciência da computação, matemática aplicada e estatística a fim de resolver problemas ligados à Biologia. 

Ao lado da bio-informática, este é um campo que, nos últimos anos, se expandiu bastante para a pesquisa em Computação e auxílio nos dados biológicos (bioquímicos, genéticos). 

Histórico: a biologia e a informática 

De acordo com alguns pesquisadores, a biologia computacional surgiu a partir da repercussão do Projeto Genoma (trabalhos feitos por vários países com o objetivo de decodificar o código genético dos seres vivos) de 1985. A partir deste projeto, o estudo dos genes evoluiu e vem sendo incorporado a outras áreas, como engenharia, matemática, estatística e informática. 

No Brasil, as pesquisas genômicas tiveram início com o projeto da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de (Fapesp) para o sequenciamento do patógeno Xyllela fastidiosa, que ataca os laranjais e provoca uma doença conhecida como “amarelinho”. A Região Nordeste do país entrou na era da bioinformática (a subárea da biologia que mais tem se destacado) com um acordo de cooperação entre a Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia de Pernambuco (Facepe) e a Fapesp, o que originou a instalação do Laboratório de Bioinformática da Universidade Federal do Pernambuco (BioLab). Este laboratório realiza projetos que envolvem a montagem de fragmentos de DNA, alinhamentos de sequências de DNA e de proteínas e análise comparativa de sequências de DNA. 

A importância da biologia computacional 

A biologia computacional colabora para a decodificação das informações contidas nos genes e de como elas agem fisiologicamente, influenciando processos como memória, elasticidade da pele, mutações etc. A biologia computacional apresenta benefícios para diversos campos da biologia, incluindo os seguintes: 

Bioinformática – Esta área possui a função de aplicar as técnicas da Biologia Computacional, por meio dos algoritmos e técnicas estatísticas para os bancos de dados de informação sobre Biologia (geralmente abrangem sequências de DNA, RNA ou proteínas). Dentre as subáreas da Biologia, esta é a que mais cresce e corrobora para a manipulação de dados biológicos; 

Biologia Sistêmica – Responsável pelas grandes redes de interação biológica; 

Simulação molecular – Área que estuda os métodos teóricos e técnicas computacionais para modelar ou reproduzir o comportamento das moléculas biológicas; 

Genômica Computacional – Este é um campo da Genômica que se responsabiliza pela pesquisa do genoma das células e organismos; 

Biomodelagem computacional – Trata-se de uma área da Biocibernática que constrói modelos computacionais de sistemas biológicos; 

Bioquímica e biofísica computacional; 

Prognóstico de estruturas protéicas e genômica estrutural. 

O mercado de trabalho ainda não conta com muitos profissionais de biologia computacional, que devem se formar em um curso superior de biologia ou ciências biológicas e realizar a especialização, mestrado e doutorado neste campo. 

Fonte: Estudo Prático