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quinta-feira, 17 de agosto de 2017

NanoNeurônios: Estimulação magnética no cérebro controla movimentos corporais

Técnica poderia beneficiar mapeamento do cérebro e tratamento de doenças


Cientistas utilizaram magnetismo para ativar pequenos grupos de células no cérebro, induzindo movimentos corporais que incluem correr, girar e perder o controle das extremidades - uma conquista que poderia levar a avanços no estudo e tratamento de doenças neurológicas.

A técnica desenvolvida pelos pesquisadores é chamada de estimulação magneto-térmica. Isso dá aos cientistas uma poderosa ferramenta nova: uma forma remota e minimamente invasiva de desencadear atividades profundas dentro do cérebro, ativando e desativando células para estudar como essas mudanças afetam a psicologia.

“Agora, há muito trabalho sendo feito para mapear os circuitos neurais que controlam o comportamento e as emoções”, diz Arnd Pralle, principal pesquisador do estudo e professor de física da Faculdade de Artes e Ciências da Universidade de Buffalo (UB). “Como o computador da nossa mente está funcionando? A técnica que desenvolvemos poderia ajudar muito nesse trabalho.”

Entender como o cérebro funciona - como as diferentes partes do órgão se comunicam entre si e controlam o comportamento - é essencial no desenvolvimento de terapias para doenças que envolvam lesões ou mau funcionamento de grupos específicos de neurônios. Lesões cerebrais traumáticas, doenças de Parkinson, distonia e paralisia periférica entram nessa categoria.

Os avanços relatados pela equipe de Pralle também poderiam ajudar cientistas tentando tratar doenças como depressão e epilepsia diretamente através de estimulação cerebral.

O estudos, feito em camundongos, foi publicado no dia 15 de agosto na revista científica eLife. A equipe de Pralle incluiu os primeiros autores Rahul Munshi - doutorando em física na UB - e Shahnaz Qadri - pesquisador de pós-doutorado da UB -, juntamente com pesquisadores da UB, da Universidade Philipps de Marburg, na Alemanha, e da Universidade de Santiago de Compostela, na Espanha.

A estimulação magneto-térmica envolve o uso de nanopartículas magnéticas para estimular neurônios equipados com canais iônicos sensíveis à temperatura. As células cerebrais disparam quando as nanopartículas são aquecidas por um campos magnético externo, fazendo os canais se abrirem.

Marcando regiões cerebrais bastante específicas

Em camundongos, a equipe de Pralle teve sucesso em ativar três regiões distintas do cérebro para induzir funções motoras específicas.

O estímulo de células no córtex motor fez os animais correrem, enquanto o estímulo de células no estriado fez os animais se virarem. Quando os cientistas ativaram um região mais profunda do cérebro, os camundongos congelaram, incapazes de mover suas extremidades.

“Utilizando nosso métodos, podemos marcar um pequeno grupo de células, uma área com cerca de 100 micrômetros, que tem aproximadamente a largura de um fio de cabelo humano,” diz Pralle.

Como a estimulação magneto-térmica funciona

A estimulação magneto-térmica permite que os pesquisadores usem nanopartículas magnéticas aquecidas para ativar neurônios individuais dentro do cérebro.

Funciona assim: primeiramente, cientistas utilizam de engenharia genética para introduzir uma cadeia especial de DNA nos neurônios marcados, fazendo essas células produzirem um canal iônico ativado por calor. Depois, pesquisadores injetam nanopartículas magnéticas, especialmente produzidas, na mesma área do cérebro. Estas nanopartículas se prendem na superfície dos neurônios marcados, formando uma fina cobertura, como a casca de uma cebola.

Quando um campo magnético que se alterna é aplicado no cérebro, ele faz com que a magnetização das nanopartículas se altere rapidamente, gerando calor que aquece as células marcadas. Isso força os canais iônicos que são sensíveis a temperatura a se abrirem, estimulando os neurônios a dispararem.

As partículas usadas pelos pesquisadores no novo estudo consistiam de um núcleo de ferrita de cobalto cercado por uma concha de ferrita de manganês.

Um avanço em relação a outros métodos, como a optogenética

Pralle tem trabalhado há cerca de uma década para promover a estimulação magneto-térmica. Anteriormente, ele demonstrou a utilidade da técnica na ativação de neurônios em uma placa de Petri, e, depois, no controle comportamental de C. elegans, um pequeno nematoide.

Pralle diz que a estimulação magneto-térmica possui alguns benefícios em comparação a outros métodos de estimulação cerebral profunda.

Uma das técnicas mais conhecidas - a optogenética - usa luz em vez de magnetismo e calor para ativar as células. Contudo, a optogenética tipicamente exige a implantação de pequenos cabos de fibra óptica no cérebro, enquanto a estimulação magneto-térmica é feita remotamente, o que é menos invasivo, segundo Pralle. Ele acrescenta que mesmo após o cérebro dos camundongos ter sido estimulado diversas vezes, os neurônios marcados não mostraram sinais de dano.

O próximo passo na pesquisa é utilizar estimulação magneto-térmica para ativar - e silenciar - múltiplas regiões do cérebro ao mesmo tempo em camundongos. Pralle está trabalhando nesse projeto com Polina Anikeeva, pesquisadora do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, e com a Escola de Medicina de Harvard. A equipe possui um financiamento de US$3,5 milhões do Instituto Nacional de Saúde para conduzir esses estudos.

Fonte: Scientific American Brasil

quinta-feira, 10 de agosto de 2017

NanoRiscos: Associações francesas alertam para riscos de nanomateriais para a saúde

Oito associações francesas enviaram uma carta aberta ao governo francês em julho pedindo a adoção de medidas urgentes em relação à utilização dos nanomateriais na indústria.

Presentes em aditivos e colorantes, os chamados nanomateriais contêm substâncias potencialmente cancerígenas, como o dióxido de titânio. Presente no colorante E171, ele é usado pela indústria para produzir balas e chicletes, pratos industrializados, cosméticos e até medicamentos.

Um estudo divulgado recentemente pelo Instituto de Pesquisa Agronômico Europeu (Inra) mostrou que o consumo da substância por ratos pode provocar lesões pré-cancerígenas, o que levou a Agência Sanitária Francesa a recomendar novas pesquisas sobre os efeitos do colorante na saúde, principalmente em forma de pó.


MAS O QUE SÃO OS NANOMATERIAIS?
"Os nanomateriais são substâncias infinitamente pequenas, na escala do átomo, do DNA. São móveis e de comportamento imprevisível", explica Magali Ringoot, da associação "Agir para o Meio Ambiente", uma das signatárias da carta enviada ao governo.

Segundo Ringoot, as substâncias são utilizadas em larga sem que tenha havido uma avaliação prévia do efeito que elas podem provocar na saúde. "Não somos ratos de laboratório, os consumidores não são cobaias. É preciso avaliar corretamente e analisar a relação custo-benefício e a utilidade dessas substâncias antes de serem lançadas no mercado. Sem contar que elas são encontradas em balas e chicletes, expondo as crianças", explica.

As propriedades das nanopartículas que interessam à indústria são as mesmas que as permitem atravessar as barreiras hemato-encefálicas, cutâneas, intestinais ou olfativas, em níveis que a ciência ainda não domina totalmente. É aí que mora o risco. "É menor do que uma célula, o que faz com que as nanopartículas possam entrar dentro das células e seus compartimentos", explicou o cientista Nicolas Tsapis, do Instituto Gallien Sud, em entrevista à RFI.


RASTREAMENTO

As associações defendem uma nova legislação que responda à necessidade dos consumidores. "Temos um grande atraso na regulamentação e faz anos que pedimos que ela se adapte ao mercado", diz Ringoot. Aditivos e colorantes se beneficiam do segredo comercial que protege a atividade da indústria química e isso dá pouca margem de ação, afirma.

Isso explica, segundo a representante da ONG francesa, a importância do rastreamento, da adoção do princípio de precaução e da informação. Muitas vezes as etiquetas dos produtos não mencionam a existência dos nanomateriais.

Há sinais de evolução. Desde 2013, o governo francês impõe uma declaração obrigatória dessas substâncias, sejam elas importadas, fabricadas ou vendidas na França. No último dia 13 de julho, o presidente francês Emmanuel Macron também anunciou o lançamento de um programa conjunto com a Alemanha sobre as nanotecnologias. "Esperamos que haja discussões em torno da avaliação e será aplicado. Por enquanto, não temos nenhuma garantia", conclui Ringoot.


Fonte: Folha de S. Paulo