Oswaldo Baffa Filho.

A combinação sinérgica entre a Física, a Química, a Matemática, a Biologia e a Medicina dá forma a maneiras inovadoras de produção de conhecimento e, assim, permite que problemas complexos relacionados aos fenômenos da vida e suas disfunções sejam abordados de forma detalhada e abrangente. Os avanços recentes na tecnologia aplicada à Saúde têm permitido o desenvolvimento de novas modalidades diagnósticas e terapêuticas, além de possibilitar o estudo de doenças em nível celular e molecular. O INCT PICS está centrada nessa estratégia: combinar lideranças nacionais e internacionais de pesquisa em áreas que, à primeira vista, parecem distintas, mas que encontram seu lugar comum quando trazidas para o contexto da descrição, entendimento e proposição de soluções a problemas de interesse em Saúde, em particular, em doenças como câncer, neurodegenerativas e infecciosas. Para tanto, o INCT atua em 3 eixos metodológicos que dão suporte a uma abordagem multiescala: Eixo 1 - Biofísica Molecular foca nos problemas nas escalas nano/mesoscópica e combina métodos diversos para estudos das moléculas e organelas que suportam a vida; Eixo 2 - Física Médica foca nos fenômenos nas escalas meso/macroscópica, aliando especialidades com intensa integração com a área médica e visando detecção, diagnóstico e tratamento de doenças em técnicas de radiologia, imagens por ressonância magnética, ultrassom, biomagnetismo, fototerapias, biossensores, etc., contribuindo para a qualidade, gestão e políticas públicas em saúde; Eixo 3 - Sistemas Complexos congrega especialidades em modelagem matemática, análise de sinais e métodos computacionais (simulação estocástica, computação quântica e inteligência artificial) que se juntam aos métodos dos demais eixos, construindo uma abordagem multiescala teórico-experimental capaz de atacar os problemas de interesse de forma não-convencional e, assim, com alto potencial de gerar soluções inovadoras.

A magnetocardiografia (MCG) e a magnetoencefalografia (MEG) são técnicas não invasivas utilizadas para registrar os campos magnéticos gerados pela atividade elétrica do coração e do cérebro, respectivamente. Esses campos magnéticos são extremamente fracos, e, por isso, são necessários sensores altamente sensíveis, como os SQUIDs, que se baseiam nos princípios da supercondutividade e operam em temperaturas de hélio líquido. Para melhorar a relação sinal-ruído nos registros de MCG e MEG, são utilizadas salas blindadas magneticamente.No entanto, nos últimos anos, houve um avanço tecnológico significativo com o desenvolvimento dos sensores de magnetômetros de bombeamento ópticos (OPMs). Esses sensores oferecem várias vantagens em relação aos SQUIDs, como a capacidade de operar em temperatura ambiente e a possibilidade de utilizar blindagens magnéticas do tamanho de uma pessoa. Isso torna os estudos de MCG e MEG mais acessíveis em termos de custo e infraestrutura.O objetivo deste projeto é avaliar o desempenho do sistema recentemente desenvolvido em nosso laboratório para medidas magnetofisiológicas, como MCG e MEG, utilizando os OPMs por meio de medidas exploratórias. A metodologia envolve a coleta de dados em indivíduos de diferentes faixas etárias, incluindo adultos, je até mesmo fetos, a fim de realizar uma análise das técnicas utilizando os sensores OPMs.O uso dos OPMs representa uma alternativa mais acessível para a utilização dessas técnicas, contribuindo para a identificação e avaliação de arritmias e outras patologias por meio do magnetocardiograma, bem como para a detecção da atividade epiléptica por meio da MEG. O instrumento será avaliado quanto à sua viabilidade na detecção dos sinais biomagnéticos e à relação sinal-ruído obtida. Esse último parâmetro é fundamental para avaliar o potencial dessa nova metodologia em estudos futuros.

Desenvolver um sistema de detecção de nanopartículas magnéticas baseadas em biosusceptometria AC e em relaxometria por Dispositivos Supercondutores de Interferência Quântica (SQUID). O sistema será aprimorado através da implementação de modelamento do problema direto e inverso e comparado com MPI.

O projeto visa a construção de um centro de excelência na interface entre neurociência e matemática (neuromatemática). É um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP. Maiores detalhes sobre o projeto NeuroMat podem ser obtidos na página www.numec.prp/usp.br/NeuroMat..

Sub-Projeto 1-Desenvolvimento e Aplicação de Nanopartículas Híbridas em Física Médica

Resumo
Nanopartículas híbridas, como as com estrutura core-shell, tem atraído muito interesse em pesquisas por serem compostas por núcleos (core) e recobrimentos (Shell) de diferentes composições químicas, combinando as propriedades de diversos materiais para atender necessidades específicas em diversas aplicações. A interação entre os diferentes domínios que compõe uma nanopartícula (NP) híbrida pode originar uma série de fenômenos ópticos que são determinados não só por sua composição química, mas também pelo arranjo geométrico adotado. No caso de nanopartículas luminescentes, a configuração consistindo de um núcleo semicondutor luminescente recobertas com metais nobres como ouro e prata tem sido utilizada para aumentar a luminescência do material emissor, devido à interação entre os centros luminescente do semicondutor e a banda de ressonância plasmônica do metal. Outra possibilidade é NPs consistindo de um núcleo metálico com recobrimento do material semicondutor. Dessa forma, é possível construir nanopartículas híbridas com propriedades ópticas adequadas para cada aplicação. Em física médica, essas NPs têm potenciais aplicações para detecção das radiações ionizantes em luminescência opticamente estimulada (OSL), termoluminescência (TL) e radioluminescência (RL), além de aplicações em novas técnicas de tratamento de câncer como em terapia fototérmica plasmônica, e na terapia fotodinâmica realizada simultaneamente à radioterapia, na qual o fármaco pode ser ativado com radiação ionizante (raios-x) devido à emissão radioluminescente da nanopartícula semicondutora. A correlação entre os processos de luminescência envolvidos na dosimetria das radiações ionizantes e nessas novas técnicas terapêuticas de combate ao câncer faz com que as propriedades desses nanomateriais possam ser investigadas por técnicas muito utilizadas em dosimetria das radiações ionizantes (OSL, TL, RL). O objetivo desse subprojeto é o desenvolvimento de NPs híbridas metal-semicondutor, bem como a caracterização morfológico-estrutural, a investigação de suas propriedades luminescentes e dosimétricas, permitindo o avanço da dosimetria das radiações ionizantes, bem como dessas novas e promissoras técnicas terapêuticas de combate ao câncer. 

Subprojeto 2-Desenvolvimento sistemático de material estimulável opticamente para dosimetria bidimensional

?	Desenvolver sistematicamente material OSL. 
?	Identificar o material OSL que apresente as propriedades dosimétricas e luminescentes apropriadas à dosimetria bidimensional, isto é, alta sensibilidade à radiação, estabilidade do sinal, e rápida relaxação luminescente.
?	Entender a relação dos parâmetros de síntese (ex. método de síntese, tratamento térmico, dopantes, co-dopantes) sobre as propriedades dosimétricas e luminescentes do fósforo.
?	Aprender a controlar as propriedades dosimétricas e luminescentes relevantes, tais como sensibilidade, espectro de emissão e tempo de vida luminescente.

Essa proposta visa montar dois instrumentos para medidas biomagnéticas baseados em magnetômetros de bombeamento ótico (MBO ou OPM), duas plataformas de pesquisa serão desenvolvidas para medidas de sinais magnetofisiológicos de pequenos animais e de marcadores magnéticos. Inicialmente pretende-se construir o sistema para medidas de sinais do coração de embriões de galinha ao longo de seu desenvolvimento. Para marcadores magnéticos pretendemos utilizar nanopartículas magnéticas, comerciais e sintetizadas no laboratório, e utilizar medidas de relaxação magnética para a determinação da concentração dessas partículas em diferentes sistemas. Nessa primeira fase somente estudos in vitro serão realizados e após todos os testes e certificações estudos in vivo serão propostos e realizados em outros projetos.

O objetivo principal do projeto é avaliar, a partir de dados da literatura, a viabilidade do uso de Alanina como método dosimétrico para avaliação da dose ambiental na Usina Angra 1, a fim de fornecer dados para o PQAEE. Posteriormente serão efetuados a instalação dos dosímetros e suas análises.

A espectroscopia por ressonância de spin eletrônico é um excelente método para detectar e identificar radicais livres, sendo esta utilizada para analisar a intensidade de sinais provenientes de materiais irradiados, como a alanina e 2 metil-alanina. Com o advento de espectrômetros modernos verifica-se que a intensidade dos radicais da alanina aumenta com a dose na faixa de 1 Gy até 10 kGy, o que inclui as aplicações em radioterapia. Essa extensa faixa de linearidade e o fato que a alanina é um material com resposta em energia equivalente aos tecidos moles, são vantagens desse método de dosimetria de radiações ionizantes. Nesse projeto serão utilizados dosímetros de alanina em dosimetria in vivo em aplicações de radioterapia com fontes externas, denominada teleterapia, para tratamentos de neoplasias ginecológicas. Dosímetros serão inseridos na cavidade vaginal mediante aplicadores adequadamente elaborados para a verificação da dose efetivamente depositada e a comparação com o planejamento. Esses estudos são de grande importância para o controle da qualidade de radioterapia ginecológica com fonte externa, tendo impacto positivo no resultado do tratamento.

A proposta do Núcleo de Apoio a Pesquisas em Física Médica, NAP-FisMed, prevê a pesquisa de diferentes métodos de diagnóstico, terapia e modelagem de tumores, visando propor técnicas que possam facilitar a prática clínica através da busca de métodos não-invasivos e/ou mais eficientes e rápidos e baratear procedimentos através do desenvolvimento de instrumentação específica e de técnicas apropriadas.

O objetivo da pesquisa é avaliar o impacto de restrições ambientais e mudanças tecnológicas no sentido de uma Economia de Baixo Carbono sobre a economia brasileira. O projeto contempla três atividades: (i) desenvolvimento de um modelo de equilíbrio geral para avaliar os choques sobre a economia brasileira; (ii) estudos setoriais sobre a dinâmica tecnológica e impactos sobre a competitividade de mudanças tecnológicas e restrições em setores intensivos em energia, energia renovável, transporte e agropecuária; (iii) identificação das principais rotas tecnológicas.

O estudo da motilidade gastrintestinal foi, durante muito tempo, realizado exclusivamente por meio de métodos invasivos. Dentro de um grupo ativo de estudo da motilidade digestiva, surgiu o interesse na implantação de métodos não invasivos, na introdução de modificações que os tornem mais eficientes, bem como no desenvolvimento e aplicação de outras técnicas, como as biomagnéticas e de novos materiais que possam ser utilizados para avaliar diferentes parâmetros relativos ao trato gastrintestinal. Desse modo, os métodos convencionais e as novas técnicas introduzidas, vem sendo empregadas na ampliação do conhecimento sobre a regulação da motilidade gastrintestinal e as consequencias da ssuas disfunções. A proposta desse projeto é ampliar o conhecimento em fisiopatologia das doenças que afetam a motilidade gastrintestinal bem como as relações da motilidade com a liberação de fármacos de formas farmacêuticas sólidas, e será desenvolvida em quatro frentes de trabalho: estudos clínicos, modelos experimentais, estudos biofarmacêuticos e sensores, tecnologia e novos materiais. Estes objetivos gerais serão conseguidos mediante o desenvolvimento de 25 sub-projetos que possuem abordagens metodológicas específicas e variadas e envolvem o estudo em voluntários sadios, pacientes com presumíveis disfunções motoras gástricas, bem como experimentos multi-instrumentais em animais e in vitro.

Programa de cooperação acadêmica entre a Universidade Federal de Sergipe, Instituto de Pesquisas Energéticas e Faculdade de Filosofia Ciências e Letras de Ribeirão Preto em prol do desenvolvimento dos programas de pós graduação.