Sebastião Pratavieira.

A Escola tem como objetivo dar aos participantes uma compreensão da área de estudo desde a ciência fundamental até a aplicada e translacional. Ela se destina a estudantes de pós-graduação e pesquisadores em início de carreira (pós-doutorado). O evento cobrirá alguns dos temas mais recentes em Biofotônica, como ?Óptica tecidual?, ?Microscopia e imagem?, ?Nanomedicina?, ?Neurofotônica?, ?Técnicas não lineares?, ?Técnicas de espectroscopia?, ?Terapia fotodinâmica?, ?Diagnóstico e tratamento do câncer? e ?Biossensores?.

A Escola de Física Contemporânea é uma atividade de extensão que ocorre anualmente no Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da Universidade de São Paulo (USP). O objetivo desta escola é possibilitar que alunos talentosos conheçam como é o mundo da pesquisa, entrando em contato com alguns dos principais grupos de pesquisa do país, além de compreender a importância da ciência e da tecnologia na geração de conhecimento e riquezas no país. Além disso, pretende-se chamar a atenção do aluno para o empreendedorismo, reforçando as importantes contribuições que o profissional da área da Física pode dar quando se envolve com pesquisas associadas ao setor industrial, sejam elas dentro ou fora do ambiente acadêmico.

A programação inclui aulas expositivas e experimentais, ministradas por professores da USP, abordando tópicos de Física Clássica e Física Moderna, palestras sobre temas atuais de Física, visitas monitoradas às oficinas e aos laboratórios de ensino e pesquisas do IFSC. As atividades, que se estendem pelo período de 7 dias, tem início às 8h e término às 21h. Por ser ministrada por professores e pesquisadores de um dos grandes centros de pesquisa multidisciplinar, a EFC é com certeza uma excelente oportunidade para aqueles que gostam de ciências exatas descobrirem seu verdadeiro talento. O aluno terá a oportunidade de conviver com cientistas de um dos maiores centros de pesquisa multidisciplinar da América Latina, de visitar laboratórios de pesquisa do mais alto nível e de conhecer indústrias de tecnologia de ponta que nasceram dentro dos laboratórios de pesquisa do IFSC. Com o objetivo de avaliarmos o rendimento dos alunos, no último dia de atividades, os mesmos elaborarão um trabalho de conclusão de curso, apresentado na forma de seminário, nos mesmos moldes dos congressos internacionais.

O ano de 2015 foi escolhido pela Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO) como o Ano Internacional da Luz. E pela ocasião da 67ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), a ser realizada na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), apresentamos o Workshop Light: Life & Science. O objetivo deste workshop é discutir os vários aspectos da luz na nossa vida e na ciência. Para isso, teremos palestras com renomados cientistas internacionais e nacionais, ministrados numa linguagem acessível ao público geral. O workshop é voltado para alunos do Ensino Médio, Graduação e Pós-graduação de todas as áreas do conhecimento.

A chamada ação fotodinâmica é a base das mais modernas técnicas para tratamento de câncer e controle microbiológico. Não apenas grupos de pesquisa, mas centros clínicos, centros odontológicos, grandes centros oncológicos e hospitais, fazem uso destes mecanismos para diversos tratamentos. As técnicas baseadas na ação fotodinâmica crescem em todo mundo e transformam-se em modernas ações contra doenças e controle microbiológico. Trazer o encontro mundial, de grande tradição para o Brasil, é contribuir para uma maior expansão da técnica em nosso território, além de colocar em evidência o elevado numero de contribuições que grupos brasileiros tem feito na área. O encontro ocorrerá no Rio de Janeiro no período de 22 a 26 de maio de 2015.

A proposta, com pesquisa básica, aplicada e translacional, tem como foco o desenvolvimento de dispositivos fotônicos inovadores e protocolos avançados para resolver problemas associados à saúde e ao meio ambiente e o entendimento básico da interação da luz com os sistemas biológicos. Os principais problemas da saúde humana são nossos alvos: resistência antimicrobiana, câncer e doenças degenerativas. As principais aplicações na ambiental são o controle de vetores de doenças infecciosas, e otimização e segurança alimentares. A equipe é multidisciplinar para o desenvolvimento científico desde a prova de princípio até sua validação em modelos pré-clínicos e translação das tecnologias para a sociedade e o setor produtivo, processo otimizado pela nossa unidade EMBRAPII. Os estudos incluem simulações teóricas, modelos computacionais e experimentos in vitro, passando por testes em modelos in vivo, até a realização de ensaios clínicos e experimentos em campo, com objetivo de transladar as descobertas científicas em aplicações práticas e sustentáveis. O desenvolvimento da terapia fotodinâmica para quebrar a resistência antimicrobiana é baseado em estudos recentes do grupo, sendo que os mecanismos moleculares envolvidos nesse processo e a resposta in vivo serão investigados. Infecções e patógenos considerados críticos pela OMS serão investigados. No tratamento antitumoral, o efeito de ativação do sistema imune após a terapia fotodinâmica e a terapia fototérmica e os mecanismos envolvidos nessa resposta serão investigados em modelos tridimensionais de melanoma e em modelos murinos humanizados. O uso da sonodinâmica para o tratamento de tumores também será estudado em modelos animais. A otimização do tratamento incorporado pelo SUS para o carcinoma basocelular será investigado com o uso das microagulhas dissolvíveis. Na ambiental, as tecnologias fotônicas investigadas incluem o desenvolvimento de tecnologias para aumento da produção de alimentos e detecção de contaminação. (408468/2024-6)

Técnicas de tratamento de câncer baseadas em reações dinâmicas, ou seja, baseadas na produção de espécies reativas de oxigênio (ERO) estão se tornando cada vez mais uma opção eficiente, segura e com poucos efeitos colaterais. A produção de ERO dentro de uma lesão resultam em processos de morte celular, principalmente por apoptose e necrose. A terapia fotodinâmica (TFD), é a técnica mais difundida e produz ERO através da combinação de luz e uma molécula fotossensível. Todavia, outras formas de geração ERO também estão se mostrando promissoras para algumas situações, tais como a terapia sonodinâmica (TSD), ou seja, geração de ERO pela interação de ultrassom (US) de baixa intensidade com algum agente sonosensível. A TSD consiste em um procedimento não invasivo que pode ser utilizado no combate de células cancerígenas.As ondas ultrassônicas podem ser utilizadas para as mais diversas terapias e diagnóstico de doenças humanas. Dentre as vantagens da utilização de terapias com US, pode- se citar a fácil penetração no tecido biológico e sua não absorção por tumores pigmentados, o que pode torná-lo eficaz no combate às células do tipo melanoma. A propagação do US no tecido pode desencadear uma série de efeitos capazes de causar danos às células, como a nucleação e cavitação acústicas, ou seja, a formação e oscilação de bolhas de gás e vapor no meio.Apesar de diversos estudos in vitro, in vivo e clínicos publicados de TSD, ainda não há uma total compreensão dos fenômenos físicos envolvidos nessa técnica. Existem três mecanismos propostos que podem resultar em morte celular por TSD, os quais estão baseados no fenômeno da cavitação acústica. O primeiro mecanismo envolve a ação das forças mecânicas severas (i.e., ondas de choque, microstreaming e microjatos) sobre a membrana celular induzindo a lise celular. O segundo mecanismo proposto é baseado no fenômeno da sonoluminescência. Dessa forma, a emissão de luz sonoluminescente fotoativa o sonosensibilizador seguindo o mesmo mecanismo da TFD, gerando ERO. O terceiro mecanismo envolve a ação das microrregiões de alta temperatura e pressão gerados durante a cavitação inercial. Essas condições extremas geram a pirólise do SS e a formação de ERO altamente citotóxicos e de curta duração. Nesse projeto, buscamos consolidar as bases físicas da TSD, desenvolvendo a área de acústica de interação com tecidos biológicos. Para isso, inicialmente vamos modelar a propagação do US em tecidos biológicos e prever regiões de nucleação e cavitação estável e inercial. E com isso, quantificar e melhor controlar a ocorrência de cada um dos mecanismos propostos de ação da TSD. Em seguida, estudar a interação do US com diversas moléculas a fim de determinar quais as características químicas que resultam em um eficiente sonosensibilizador.

O objetivo central do projeto é aprofundar os ensaios in vitro para definir os parâmetros e condições ideais de aplicação das ondas de ultrassom em associação a moléculas sensibilizadoras, capazes de induzir sono-reações químicas que culminam na morte das células tumorais. Na sequência, estudos in vivo em modelos animais permitirão demonstrar de forma mais abrangente o potencial da técnica sonodinâmica no tratamento de diferentes tipos de lesões cutâneas cancerosas.

Bolsas de Produtividade em Pesquisa PQ - 2 - Processo: 305072/2022-6

Laboratório de Apoio à Inovação e ao Empreendedorismo em Tecnologias Fotônicas da Universidade de São Paulo integrante do Sistema Nacional de Laboratórios de Fotônica (SISFÓTON-MCTI) da Iniciativa Brasileira de Fotônica.

Projeto Unidade EMBRAPII - Centro de Pesquisa e Inovação em Biofotônica e Instrumentação

Projeto Unidade EMBRAPII - Centro de Pesquisa e Inovação em Biofotônica e Instrumentação

Bolsas de Produtividade em Pesquisa - Categoria/Nível: 2; Processo: 306919/2019-2

Projeto Unidade EMBRAPII - Centro de Pesquisa e Inovação em Biofotônica e Instrumentação

Esta é uma proposta para implementação de um instituto nacional com o objetivo claro de continuar realizando ciência fundamental, mas principalmente criar uma rede nacional com grande poder de traduzir e transformar ciência e capacidade científica em produtos e processos de alto valor tecnológico na área da óptica. O foco principal está na área da saúde e agricultura. Usando o conhecimento básico que geramos com diversos projetos em desenvolvimento, ou já desenvolvidos, e nossa experiência de inovação queremos dar relevância a eles, criando soluções, envolvendo óptica e espectroscopia para diversos problemas enfrentados por áreas estratégicas. Serão atacados problemas em quatro frentes: aplicações em diagnóstico para saúde humana, aplicações em bioestimulação, aplicações em tratamentos para a saúde humana e aplicações agroambientais. As plataformas serão criadas com apoio das ciências básicas e com um ambiente de cooperação com o setor produtivo. Está em nossas metas a criação de diversas plataformas de novas e revolucionárias tecnologias, empregando óptica como elemento principal. Para atingir tais objetivos, estamos propondo uma elaborada rede de competências inclusive com parcerias entre Institutos e forte colaboração internacional. Parcerias com empresas deverão completar o orçamento para este propósito além de assegurar o sucesso de transformar tais desenvolvimentos em benefícios para nossa sociedade. Cada tema é composto de vários subprojetos, todos interconectados num programa que deve promover um excelente ambiente científico de alto estimulo e produtividade. Dar relevância social a ciências deve ser um grande estimulo para envolvermos mais jovens neste campo de atuação. O projeto conjuga várias instituições brasileiras, congrega diferentes especialidades e é ousado no sentido de realmente vislumbrar ciência relevante e responsabilidade para impulsionar tecnologia. A proposta conta com a presença de 58 pesquisadores, 18 instituições, mais de 18 colaborações internacionais, 13 empresas associadas e um elevado número de estudantes e pós-doutores. Há uma boa contrapartida vinda dos projetos de indústrias, do projeto CEPID-CEPOF em andamento (que dará enorme apoio principalmente às ciências básicas e fundamentais sendo realizadas), e da própria instituição hospedeira. Nosso projeto representa a continuidade de um programa de sucesso com diversos financiamentos e que encontra nesta proposta a oportunidade de criar uma forte rede de tradução de conhecimento em tecnologia.

Desenvolvimento de tecnologias para monitoramento da terapia fotodinâmica

Sistema de Tomografia de Coerência Óptica e Imagem por Tempo de Vida de Fluorescência para caracterização tecidual morfológica e bioquímica simultânea

Nesta proposta visamos estabelecer um Centro de Óptica e Fotônica, no qual ciência básica e aplicada deverão conviver de forma sinérgica. Será estabelecida uma moderna infraestrutura para estudo de tópicos relevantes em óptica, e assumido de forma adequada a missão de transferência de conhecimento para o setor produtivo e a realização de um vasto programa de difusão de ciência. A proposta incorpora modernos aspectos da óptica, física atômica, materiais e biofotônica. Será estabelecido um programa padrão que aceita modernos desafios científicos e assume responsabilidades sociais Na parte de pesquisa, a proposta contempla 3 frentes: átomos frios, plasmônica e biofotônica. Estes campos estão ligados pelo interesse comum de interação de luz com a matéria em diferentes aspectos bem como sua exploração tanto a nível básico, como aplicados. Tópicos como turbulência quântica, redes ópticas, metrologia de tempo e frequência e espalhamentos em amostras de átomos frios constituem o principal foco do primeiro bloco. Em plasmônica, o estabelecimento de uma moderna facilidade de produção de estruturas tornara o país capacitado para o avanço desta área. Estudos teóricos de estruturas especiais serão realizados. Em biofotônica, nossos planos estão focalizados no diagnóstico e tratamento de doenças usando técnicas ópticas. Cobriremos desde aspectos básicos da interação de luz com tecidos biológicos passando por provas de princípios, até suas aplicações clinicas. Pesquisas laboratoriais e clínicas constituem nosso elenco de atividades. Paralelamente às pesquisas científicas, resultados e conhecimentos gerados serão usados, como principais ingredientes para um programa de inovação tecnológica, que permitirá desenvolver novos produtos, criar novas empresas e colaborar com empresas existentes. Um ousado programa de divulgação de ciência usando um canal de TV próprio, operando 24h/dia e um vasto elenco de atividades deverão cobrir todos os níveis educacionais, levando o entusiasmo da ciência desde estudantes na fase pré-escolar, do nível fundamental, médio e universitário até, cidadãos comuns. Proposta é justificada pela modernidade dos tópicos, pelo sinergismo que gera e principalmente pelo histórico de sucesso dos membros participantes. Temos um contexto de inserção internacional com atração de estudantes, pós-docs e estabelecimento de programas de cooperação. Os recursos deste projeto serão a alavanca para outros muitos que buscaremos durante a execução deste plano.