Portugal - Projeto da Universidade de Coimbra recebe bolsa ERC para testar protótipo que deteta cianobactérias e bactérias patogénicas na água

Uma equipa de investigadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC) desenvolveu um protótipo que deteta cianobactérias e bactérias patogénicas na água. A nova ferramenta será testada no âmbito do projeto Porous sensors for real-time monitoring of water quality risks (PROTEGE), financiado pelo European Research Council (ERC), através de uma bolsa ERC Proof of Concept Grant. 

O financiamento, no valor de 150 mil euros, pretende valorizar e transferir para o mercado os resultados de investigação de excelência, previamente alcançados no âmbito do projeto Generating Energy from Electroactive Algae (GREEN).

De acordo com Paulo Rocha, professor da Departamento de Ciências da Vida (DCV) e coordenador dos projetos, a contaminação imprevisível de comunidades microbianas em ambientes aquáticos é uma preocupação global para os fornecedores de água potável e produtores aquícolas.

«Os custos associados ao tratamento de água potável, principalmente, causados pela proliferação excessiva de cianobactérias nocivas, podem ultrapassar os 150 milhões de euros, por ano, nos países europeus. O cenário agrava-se quando se consideram os ataques debilitantes de bactérias patogénicas em tanques de aquacultura, que geram perdas económicas globais superiores a 25 mil milhões de dólares. Em ambos os setores industriais, os custos de mitigação aumentam com o atraso na deteção microbiana», declara o também investigador do Centro de Ecologia Funcional (CFE) da FCTUC.

As soluções de monitorização da qualidade da água atualmente disponíveis baseiam-se, na sua maioria, em medições demoradas de frações de azoto e fósforo, temperatura e oxigénio dissolvido, ou na utilização da clorofila como indicador indireto. No entanto, estas abordagens ainda não permitem uma deteção eficaz e em tempo real da contaminação microbiana.

«No âmbito do projeto anterior, o GREEN, identificámos uma aplicação comercial promissora que, através de eletrofisiologia ultrassensível, permite uma deteção sem precedentes e em tempo real de microrganismos nocivos em ambientes aquáticos. Este avanço foi possível graças ao desenvolvimento de espumas de poliuretano condutoras porosas ultrassensíveis, que exploram uma área de elétrodo alargada, maximizando a sensibilidade à deteção microbiana», revela o especialista. 

Agora, «o principal objetivo do PROTEGE é demonstrar um protótipo funcional nas instalações dos parceiros industriais, capaz de detetar em tempo real cianobactérias em reservatórios de abastecimento de água e bactérias patogénicas em tanques de aquacultura, bem como desenvolver um plano de negócio e a exploração para a comercialização da tecnologia, com um protótipo orientado para o mercado e equipado com telemetria em tempo real», conclui.

Coordenado pela FCTUC e com a colaboração da UC Business da Universidade de Coimbra, a empresa Seaculture do Grupo Jerónimo Martins, as Águas de Coimbra, o Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária, IP (INIAV) e o Instituto Pedro Nunes (IPN), este é um projeto multidisciplinar que destaca o bioempreendedorismo, uma disciplina lecionada pelo professor Paulo Rocha. Universidade de Coimbra - Portugal

Portugal - Estudo da Universidade de Coimbra introduz nova tecnologia para monitorização em tempo real do crescimento de microalgas

Um estudo liderado pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), publicado na Biosensors and Bioelectronics, propõe uma solução pioneira para a monitorização precisa e em tempo real do crescimento de microalgas e da sua produção de metabolitos com diversas aplicações industriais.

De acordo com a investigação, esta nova tecnologia, que combina Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS) e elétrodos porosos tridimensionais, permite a criação de uma sonda capaz de monitorizar, em tempo real, o crescimento de microalgas e a sua produção de exopolissacarídeos (EPS) - macromoléculas naturais com propriedades emulsificantes aplicáveis na indústria alimentar -, bem como a sua atividade anti-inflamatória e antioxidante, entre outras. 

«Neste estudo utilizamos a microalga modelo Lobochlamys segnis e demonstramos que o crescimento pode ser monitorizado continuamente por, pelo menos, 14 dias. Os resultados indicam que a taxa de crescimento logístico obtida por EIS é comparável aos métodos convencionais de contagem celular. Além disso, a resistência ohmica revelou-se um indicador fiável para a deteção do ponto máximo de produção de EPS», revela Paulo Rocha, professor do Departamento de Ciências da Vida (DCV) e investigador do Centro de Ecologia Funcional (CFE). 

De acordo com o especialista, a introdução desta tecnologia representa um avanço significativo para a indústria biotecnológica, possibilitando a otimização da produção de microalgas em larga escala e contribuindo para uma gestão mais eficiente dos recursos hídricos.

A investigação do grupo liderado por Paulo Rocha, envolve Francisco Cotta Jr e Felipe Bacellar, estudantes de doutoramento, Raquel Amaral e Diogo Correia, investigadores do CFE, e Kamal Asadi, professor da Universidade de Bath, no Reino Unido. Universidade de Coimbra - Portugal

Portugal - Cientistas criam laboratório para estudar geração de energia limpa e sustentável a partir da comunicação entre microalgas

Uma equipa de cientistas da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC) criou um laboratório de bioeletrónica e bioenergia com o objetivo de estudar a geração de energia limpa e sustentável a partir da comunicação entre microalgas.

O projeto Generating Energy from Electroactive Algae (GREEN) foi um dos financiados pelas bolsas Starting Grant do European Research Council (ERC), tendo recebido 2,2 milhões de euros, em 2020.

«Este novo laboratório é uma base para estudos emergentes de bioeletricidade. A instrumentação presente permite medir um conjunto amplo de sinais, desde sinais lentos provenientes dos microrganismos que estamos a tentar recolher para produzir energia, até a sinais de alta frequência como é o caso de algumas células do cérebro humano. Acredito que este espaço será uma mais-valia para a ciência multidisciplinar», afirma Paulo Rocha, professor associado no Departamento de Ciências da Vida (DCV) e Investigador do Centro de Ecologia Funcional (CFE).

«Até ao momento, além do laboratório de investigação, já desenvolvemos um conjunto de sensores que consegue detetar comunicação entre microrganismos, nomeadamente microalgas e bactérias», revela o docente da FCTUC, acrescentando que a sua equipa tem vindo a tentar perceber se estes microrganismos comunicam, porque o fazem e se conseguem encontrar um maior sinal para a eletrónica, para captá-lo e armazená-lo.

«Começámos por estudar algumas espécies de microalgas para perceber o tipo de comunicação que tinham. Aliás, a nossa equipa tem um artigo, recentemente publicado, que demonstra a existência de comunicação entre estes microrganismos e ainda que o fazem através de canais iónicos - medidos por diversos sensores desenvolvidos pela nossa equipa e colaboradores», refere. 

«Se conseguirmos armazenar esses sinais bioelétricos de maneira eficiente, conseguimos ter uma fonte de energia renovável. Essa é a ambição principal do projeto», assegura o cientista.

De acordo com Paulo Rocha, a origem destes sinais elétricos ainda está por desvendar, mas há já evidencias de que é uma reação ao stress e até adaptação a determinadas condições. Portanto, pelo menos até 2025, a equipa irá continuar a trabalhar com objetivo de descobrir este fenómeno e, acima de tudo, alcançar uma nova fonte de energia renovável.

Para acompanhar o projeto pode aceder à página do GREEN. Universidade de Coimbra - Portugal

Internacional - Covid-19: cientistas apresentam solução para ajudar na deteção precoce dos picos da pandemia

Um estudo internacional publicado na Scientific Reports, revista do grupo Nature, demonstrou que um novo formato de análise dos modelos matemáticos ajudaria na deteção precoce e previsão de diferentes tipos de cancro em desenvolvimento e pandemias.

Liderado por Paulo Rocha, da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), e Lode Vandamme, da Universidade de Eindhoven (Holanda), o estudo fornece à comunidade científica que trabalha com este tipo de modelos matemáticos um novo formato de leitura dos dados, mais precisamente, numa escala logarítmica e linear, designada “log-lin”.

«Nós explorámos o modelo matemático mais frequentemente utilizado pela comunidade científica, um modelo proposto por Verhulst, e verificámos que, se interpretarmos os dados desta forma (“log-lin”) e não nos formatos convencionais, consegue-se obter informação que permite a deteção precoce não só dos picos de pandemias, mas também do desenvolvimento de vários tipos de cancro, embora em escalas temporais muito diferentes», explica Paulo Rocha.

O cientista da FCTUC afirma que «este artigo científico sugere à comunidade científica que trabalha com este tipo de modelos que passe a usar este formato de análise». Atendendo à situação pandémica que vivemos, este estudo pode permitir «detetar mais atempadamente quando os picos da pandemia vão surgir», salienta.

«O cancro e as pandemias são duas das principais causas de morte em todo o mundo e representam, atualmente, uma severa preocupação global. Para ambos os cenários, a deteção precoce e respetiva previsão são críticas. O nosso trabalho mostra que, em pandemias e cancros, problemas semelhantes podem ser resolvidos e sinalizados em tempo útil, usando modelos matemáticos e físicos análogos», nota o investigador, acrescentando que estes modelos «podem sinalizar, oportunamente, o aparecimento de picos epidemiológicos – atualmente importantes para a previsão do segundo e terceiro picos de COVID-19 -, além de resumir dados vitais para entidades governamentais e cidadãos».

Outro dado importante do estudo é o facto de o modelo de análise proposto por este grupo de cientistas revelar que o «movimento browniano explica as regras de comportamento numa pandemia e enfatiza a importância do confinamento, distanciamento social, máscaras, protetores faciais e ar condicionado».

Os resultados apresentados no artigo publicado, segundo os autores, definem um novo marco científico, «uma vez que a nossa investigação matemática entre cancros e pandemias revela uma correlação multifatorial entre ambas as fragilidades e ajuda a compreender, prever em tempo oportuno e, em última análise, diminuir o obstáculo socioeconómico de doenças oncológicas e pandemias».

Esta investigação matemática possui um amplo e importante impacto científico com relevância técnica e constitui uma relevante contribuição, tanto para a comunidade científica como também para a população em geral. Universidade de Coimbra - Portugal

Internacional - Descoberta abre caminho para a utilização do nylon em “e-têxteis”

 

Pela primeira vez, uma equipa de cientistas que inclui o português Paulo Rocha, do Centro de Ecologia Funcional da Universidade de Coimbra (UC), produziu fibras de nylon piezoelétrico (com propriedades eletrónicas desejadas), abrindo caminho para a utilização deste tecido em têxteis eletrónicos inteligentes e vestíveis (ou e-têxteis).

Introduzido pela primeira vez na década de 1940 em meias, o nylon é uma das fibras sintéticas mais usadas em têxteis. No entanto, a produção de e-têxteis à base deste material permaneceu indefinida até hoje devido à dificuldade de se atingir a fase piezoelétrica nas fibras de nylon.

«A procura de têxteis eletrónicos e inteligentes tem vindo a crescer, devido à viabilidade comercial e ao interesse dos consumidores. Contudo, a indústria têxtil enfrenta, atualmente, o desafio de encontrar fibras de materiais eletrónicos baratos e prontamente disponíveis que sejam adequadas às roupas modernas», contextualiza Paulo Rocha.

Os materiais piezoelétricos, explica, «são amplamente usados em aplicações de sensores e estão entre os candidatos viáveis para a captação de energia de vibrações mecânicas, como o movimento corporal. Em média, o nosso corpo produz cerca de 100W. Então por que não usar esta fonte de energia?».

Este estudo, liderado por Kamal Asadi, investigador do Instituto Max-Planck, na Alemanha, e professor da Universidade de Bath, no Reino Unido, centrou-se no nylon - que é um polímero piezoelétrico - justamente por ser muito utilizado pela indústria têxtil, mas cuja funcionalidade piezoelétrica na forma de fibra não foi alcançada desde a sua invenção.

«Pela primeira vez, demonstramos a fase piezoelétrica em fibras de nylon e mostramos que essas fibras podem ser usadas para a criação e deteção de eletricidade. Considerando o facto de que os nylons são materiais muito procurados na indústria têxtil, a demonstração de fibras de nylon piezoelétrico será um avanço substancial na indústria», revela Paulo Rocha.

A produção das primeiras fibras de nylon piezoelétrico do mundo foi possível através da engenharia de «uma mistura de solventes e técnica de eletrofiação [técnica que permite a produção de nanofibras], que permitiu a fabricação de fibras com diâmetro bem controlado na fase cristalina piezoelétrica desejada. As fibras de nylon piezoelétrico apresentam uma resposta eletromecânica muito forte quando recebem impactos mecânicos. Além disso, propomos um método para aumentar ainda mais a atividade piezoelétrica das fibras de nylon», descreve o investigador do Centro de Ecologia Funcional da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC).

«A disponibilidade de baixo custo e a presença de uma indústria estabelecida permitiriam o aumento da escala das fibras de nylon piezoelétrico em direção aos aparelhos inteligentes acessíveis», realça Paulo Rocha, ou seja, a descoberta, já publicada na revista científica Advanced Functional Materials, apresenta infinitas possibilidades, até mesmo a geração de energia portátil.

Mas uma coisa é certa, independentemente da aplicação prevista, esta equipa deu o primeiro grande passo em direção a um tecido piezoelétrico baseado em nylon.

O artigo científico está disponível: aqui. Universidade de Coimbra - Portugal