Category Archives: Engenharia

Com acelerador de partículas, brasileiros observam neurônios em 3D

Visualização da estrutura pode auxiliar no estudo de alzheimer e parkinson

Um neurônio em três dimensões. Foi o que cientistas brasileiros obtiveram ao unir microtomografia de raio X feita a partir de um acelerador de partículas.

Neurônios em 3D

Neurônios em 3D

O resultado do trabalho pode, futuramente, impactar a compreensão da neurodegeneração e de doenças como alzheimer e parkinson.

A técnica, que parece complexa, pode ser resumida de uma forma simples. Trata-se de girar uma amostra do cérebro em frente a um feixe de raios X. Depois, como em um quebra-cabeças, as 2.048 imagens obtidas são montadas com matemática e computação. Assim forma-se a imagem do cérebro e
dos neurônios em 3D

Uma das principais vantagens do método é sua praticidade. “Conseguimos uma imagem da célula no estado íntegro dela. Ela está ali no órgão, não tivemos que fazer nenhum outro tipo de manipulação”, diz Matheus Fonseca, pesquisador do LNBio (Laboratório Nacional de Biociências, parte do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais, Cnpem) e um dos autores do estudo.

Nos procedimentos atuais mais comuns há necessidade de limpeza e fatiamento —sim, literalmente— do cérebro objeto de estudo, de acordo com Fonseca.

Enquanto isso, na metodologia desenvolvida pelos pesquisadores brasileiros, basta mergulhar o órgão numa solução de mercúrio e obter as imagens a partir da microtomografia.

É aqui que entra o acelerador de partículas do LNLS (Laboratório Nacional de Luz Síncrotron), em Campinas (SP). Os cientistas do centro de pesquisas usaram a radiação do acelerador para criar
as imagens em 3D.

 https://tv.uol/17CLV

“É exatamente a mesma tomografia que fazemos no hospital”, diz Nathaly Archilha, do LNLS e líder da estação de pesquisa de microtomografia de raios X. “A principal diferença é que conseguimos fazer isso numa resolução altíssima”, diz a pesquisadora

Segundo a cientista, em sua estação de microtomografia, ela consegue produzir visualizações de até 1 micrômetro. “É como se você pegasse um fio de cabelo e dividisse por 50 partes”, afirma.

Com acelerador de partículas, brasileiros observam neurônios em 3D Visualização da estrutura pode auxiliar no estudo de alzheimer e parkinson

Com acelerador de partículas, brasileiros observam neurônios em 3D
Visualização da estrutura pode auxiliar no estudo de alzheimer e parkinson

A amostra de Fonseca, por exemplo, tinha poucos centímetros (o cérebro inetiro do camundongo) e os neurônios mediam cerca de 10 micrômetros.

Assim que o Sirius —segunda fonte de luz síncrotron (radiação produzida com a aceleração de partículas, daí o nome do laboratório) de quarta geração no planeta, em construção também em Campinas— entrar em atividade, espera-se que seja possível obter resoluções até dez vezes superiores ao que se tem hoje, ou seja, alcançar a escala dos 100 nanômetros

“Essa tecnologia também vai permitir uma tomografia interior. Você faz uma imagem em baixa resolução e dá zoom exatamente na área de interesse”, afirma a pesquisadora do LNLS.

A imagem é muito bonita, é legal ver partes internas do corpo que só conhecemos por ilustrações de livros escolares, mas talvez você se pergunte: qual a relevância disso?

Fonseca diz que entender como os neurônios se comunicam e como a estrutura neural está montada para exercer determinadas funções —área de estudo conhecida como conectômica— é importante para compreendermos as doenças neurodegenerativas, como alzheimer e parkinson.

Com acelerador de partículas, brasileiros observam neurônios em 3D Visualização da estrutura pode auxiliar no estudo de alzheimer e parkinson

Com acelerador de partículas, brasileiros observam neurônios em 3D
Visualização da estrutura pode auxiliar no estudo de alzheimer e parkinson

“Através dessa técnica conseguimos ver o neurônio inteiro e entender os processos de neurodegeneração em diversas doenças”, afirma o pesquisador do LNBio. “Entendemos muito bem os mecanismos dessas doenças. Mas o que acontece, em nível celular, numa célula de um cérebro intacto? Como ela morre, onde ela morre?”

O cientista cita a doença de Parkinson como exemplo, na qual há acúmulo da proteína alfa-sinucleína. “Será que existe localização preferencial de acúmulo dessa proteína dentro da célula? Essas são perguntas para serem respondidas, principalmente se conseguirmos visualizar isso em três dimensões.”

Além disso, com o conhecimento detalhado das estruturas neurais —o mapa neural em desenvolvimento— é possível imaginar a criação de drogas que tenham ação específica em determinadas áreas de interesse para doenças.

Segundo Fonseca, uma colaboração com a Unifesp (Universidade Federal de São Paulo) será realizada para que o estudo seja feito também com cérebros humanos.

O estudo foi publicado na segunda (13), na revista Scientific Reports, do grupo Nature.

Nasa deve lançar nave que vai ‘tocar’ o Sol no dia 11

Nasa deve lançar nave que vai 'tocar' o Sol no dia 11

Nasa deve lançar nave que vai ‘tocar’ o Sol no dia 11

A Nasa, que há uma semana completou 60 anos de existência, está finalizando os preparativos para uma das missões espaciais mais audaciosas de sua história. Na madrugada do próximo sábado, um dos mais poderosos foguetes do mundo, o Delta IV Heavy, deverá iluminar os céus de Cabo Canaveral, na Flórida, levando em sua cápsula a nave Parker Solar Probe (PSP), que será o primeiro artefato humano a “tocar” o Sol.

Nasa deve lançar nave que vai 'tocar' o Sol no dia 11

Nasa deve lançar nave que vai ‘tocar’ o Sol no dia 11

No fim dessa aventura inédita, programada para durar sete anos, a PSP chegará a 6,3 milhões de quilômetros de distância da superfície do Sol, um sobrevoo muito próximo, considerando os mais de 150 milhões de quilômetros de distância que separam a Terra de sua estrela. Suportando temperaturas e níveis de radiação nunca enfrentados por outra espaçonave, a PSP tem o objetivo de desvendar uma série de mistérios científicos que intrigam astrofísicos há décadas.

Com custo de cerca de U$S 1,5 bilhão (aproximadamente R$ 5,5 bilhões), a missão deverá mudar radicalmente a compreensão sobre o Sol e sobre sua influência no clima espacial – incluindo as tempestades solares que afetam os sistemas de satélites e as redes de eletricidade na Terra, de acordo com Nicola Fox, do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins (EUA), que desenvolveu a missão PSP para a Nasa.

“A missão responderá questões sobre a física solar que têm nos deixado confusos por mais de seis décadas. É uma espaçonave carregada com inovações tecnológicas que resolverão muitos dos principais mistérios sobre a nossa estrela. Um dos objetivos centrais é descobrir por que a corona (parte externa da atmosfera) do Sol é tão mais quente que a superfície solar”, disse Fox.

Formada por plasma ultra-aquecido a milhões de graus, a corona envolve todo o Sol e consiste na parte externa de sua atmosfera – e ninguém sabe até hoje como ela pode ser milhares de vezes mais quente que a superfície e o interior do Sol. A corona também é, segundo cientistas, a origem do vento solar – um fluxo supersônico de partículas que o astro lança em todas as direções e afeta todo o Sistema Solar.

“Não sabemos como o vento solar se acelera tão rapidamente na corona, chegando a milhões de quilômetros por hora”, diz o diretor da divisão de ciência heliofísica da Nasa, Alex Young.

Para observar a origem dos ventos solares, a PSP vai “mergulhar” na corona. A nave deverá trazer mais informações sobre a corona e os ventos solares do que qualquer outro recurso científico já utilizado.

“Estamos nesse ambiente incrivelmente dinâmico do Sol e somos atingidos pelos ventos solares, que podem afetar não apenas a saúde de astronautas que trabalham no espaço, mas também nossos satélites, as telecomunicações e, em casos extremos, pode derrubar os sistemas de energia na Terra”, disse Young.

Caça da Boeing que faria Brasil-Japão em 3h só será viável em 10 a 20 anos.

Caça da Boeing que faria Brasil-Japão em 3h só será viável em 10 a 20 anos.

Conceito do novo caça hipersônico, que poderá atingir 6.120 km/h (Divulgação)

Conceito do novo caça hipersônico, que poderá atingir 6.120 km/h (Divulgação)

A Boeing iniciou os estudos para o desenvolvimento de um novo caça hipersônico, capaz de voar a cinco vezes a velocidade do som, o equivalente a 6.120 km/h. O novo avião, no entanto, ainda deve demorar de 10 a 20 anos para se tornar viável, afirmou a Boeing em comunicado enviado ao blog Todos a Bordo. Caso realmente seja desenvolvido, o novo caça deverá ser o avião mais rápido já produzido na história da aviação.

Teoricamente conseguiria viajar entre São Paulo e Tóquio (Japão) em três horas. A fabricante norte-americana, no entanto, ainda não divulgou qual seria a autonomia de voo do avião em velocidade hipersônica nem se ele seria capaz de voar por três horas a essa velocidade.

O projeto do caça hipersônico foi apresentado no início do mês durante o fórum do Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica, realizado em Orlando, nos Estados Unidos. “Recentemente, desenvolvemos o design conceitual de uma aeronave de demonstração hipersônica. Uma versão operacional do conceito de aeronave poderia ser usada para inteligência, vigilância, reconhecimento e missões de ataque”, afirma a empresa.

A Boeing tem investido em novas tecnologias para desenvolver o caça hipersônico, especialmente em questões aerodinâmicas e no funcionamento dos motores para conseguir atingir velocidades cinco vezes maior que a do som. Na parte aerodinâmica, por exemplo, as principais mudança estão no desenho da fuselagem, das asas e da cauda do avião.

“Vemos a forma da fuselagem sendo projetada com ângulos de baixo impacto. As asas e as caudas terão bordas de ataque que avançarão em direção ao trecho traseiro do veículo em ângulos relativamente grandes. Ambas as características reduzem o arrasto aerodinâmico [resistência do ar]”, diz a empresa.

Motores inovadores

A Boeing também trabalha em um sistema de funcionamento dos motores chamado de ciclo combinado baseado em turbina (TBCC). O novo conceito abandona a propulsão baseada em foguete para utilizar motores scramjet, que permite funcionar em velocidades hipersônicas.

Com isso, no estágio inicial do voo, os motores usariam o sistema tradicional de turbinas. Após atingir a velocidade do som, o avião adotaria um sistema que trabalha com o ar a velocidades supersônicas dentro do motor do avião. Na desaceleração para o pouso, o caça voltaria a usar o sistema tradicional de turbinas.

A Boeing também trabalha em um sistema de funcionamento dos motores chamado de ciclo combinado baseado em turbina (TBCC). O novo conceito abandona a propulsão baseada em foguete para utilizar motores scramjet, que permite funcionar em velocidades hipersônicas.

Com isso, no estágio inicial do voo, os motores usariam o sistema tradicional de turbinas. Após atingir a velocidade do som, o avião adotaria um sistema que trabalha com o ar a velocidades supersônicas dentro do motor do avião. Na desaceleração para o pouso, o caça voltaria a usar o sistema tradicional de turbinas.

Ainda não há dinheiro disponível.

Uma imagem divulgada pela própria Boeing mostra como deverá ser o novo avião. No entanto, apesar dos avanços nas pesquisas, ainda não há recursos disponíveis dentro da empresa para a criação do caça hipersônico. A empresa ainda estuda novas tecnologias que poderão ser agregadas ao projeto.

“Um demonstrador de avião hipersônico reutilizável não está sendo construído atualmente e não há planos concretos ou recursos alocados para fazê-lo, mas continuamos buscando mais oportunidades de pesquisa junto a agências parceiras a fim de avançar no design e nas tecnologias que darão origem a um eventual demonstrador de aeronave hipersônica reutilizável. Seria prematuro especular quando um veículo de voo hipersônico operacional poderá se uma tornar realidade, mas é justo dizer que poderia ser viável dentro de 10 a 20 anos”, diz a Boeing.

A Boeing já teve um avião experimental não-tripulado que superou em 5,1 vezes a velocidade do som (6.242 km/h). O X-51 Waverider foi lançado de um caça bombardeiro B-52 Stratofortress e voou a essa velocidade por 3,5 minutos antes de cair no mar já sem combustível.