A Regeneron ISEF (Regeneron International Science and Engineering Fair) é considerada a maior feira pré-universitária de ciências do mundo e o Brasil estará presente neste importante evento que acontece de 13 e 19 de maio, em Dallas, Texas (EUA).
A delegação é composta por diversos estudantes, dos quais, 13 foram premiados na Mostratec (Mostra Internacional de Ciência e Tecnologia).
Conheça os projetos que foram credenciados através da Mostratec:
Dispositivo Eletrônico para auxiliar na correção da síndrome do pé caído
Estudantes: Eloah Marvila Padrone (18 anos) e Rebeca Apolinário Goulart (17)
Orientador: Altair Martins dos Santos
Instituição: Escola Técnica Estadual Henrique Lage – Niterói/RJ
Atualmente, com o aprimoramento dos dispositivos eletrônicos e os avanços científicos nas áreas da medicina, não é surpresa que a integração dessas áreas realizasse feitos grandiosos e revolucionários para o mundo. A engenharia de reabilitação, a engenharia biomédica, a bioeletrônica e a tecnologia assistiva são ótimos exemplos de áreas que criam novas técnicas a fim de melhorar a qualidade de vida das pessoas, facilitar os procedimentos já existentes e ajudar a cuidar do paciente em um ritmo mais rápido.
Nesse sentido, lesões em determinadas partes do corpo podem deixar sequelas bem profundas, que afetam a vida e o dia a dia de seus portadores. Quando se fala do pé caído ou marcha escarvante, trata-se de uma consequência de uma lesão no nervo fibular, cuja pessoa não é mais capaz de fazer o movimento de dorsiflexão, o que acaba mudando a sua marcha, dificultando o andar e, devido a isso, provocando quedas constantes. Apesar de já ter sido desenvolvido uma órtese para que a marcha patológica escarvante se torne mais próxima da marcha humana normal, mesmo com o uso dela, o pé do usuário fica paralisado e seus movimentos limitados, sendo pouco eficiente.
Pensando nisso, está sendo elaborado um dispositivo para auxiliar na correção desta síndrome que, com a ajuda de um microcontrolador recebendo informações de um acelerômetro, que mede a inclinação do pé no momento do passo, e um sensor de ultrassom, que monitora a sua distância em relação ao chão, atuando em um motor de passo para elevar a sua posição no momento exato, possibilitará a execução do movimento de dorsiflexão e uma maior flexibilidade para o andar do portador. Para os testes foi montado um protótipo simulando uma perna onde foi instalado o sistema e testado, dentre outros fatores que envolvem o motor de passo, o melhor ângulo para ativá-lo, o tempo, a velocidade e o torque para proporcionar um movimento correto, e a distância que este deve estar do solo para destravá-lo assim que o calcanhar do usuário toque o chão.
Ao fim de todo esse processo, o objetivo será ir aprimorando-o e tornando-o mais compacto possível até que seja possível, com a autorização de um comitê de ética, testá-lo em uma pessoa portadora da síndrome sem riscos de acidentes.
APPANC: Desenvolvimento de um aplicativo para divulgação científica das PANCs
Estudante: Heloisa Serra Rodrigues de Souza (15)
Orientador: Karole Pereira Silva
Instituição: Escola Sesi Reitor Miguel Calmon – Salvador/BA
Desde o ano de 2008, as Plantas Alimentícias não Convencionais (PANCs) vêm ganhando mais espaço e até mesmo popularidade, por meio de diversos estudos. A partir das pesquisas sobre aplicativos digitais como meio de divulgação científica e, dentre eles, uma abordagem específica sobre as PANCs, percebeu-se uma lacuna. Em vista disto, a definição do tema decorre da importância e necessidade de difundir informações acerca dessas plantas com base em alguns questionamentos, tais quais: como é possível dar amplitude à divulgação científica das PANCs utilizando recursos digitais? De que maneira um aplicativo pode contribuir para o reconhecimento de suas múltiplas formas de usos? De que forma um aplicativo sobre PANCs pode apresentar aos usuários informações técnicas, mas com uma linguagem acessível para diferentes públicos de forma gratuita?
Neste sentido, o APPANC objetiva promover a divulgação de informações sobre as PANCs, além de demonstrar diferentes formas de (re)conhecer essas plantas; e mais ainda, incentivar suas diferentes maneiras de utilização cotidiana na culinária e fitoterapia. Para a sua elaboração, foi utilizado de forma gratuita o site Fábrica de Aplicativos, o FABapp. Após a criação do aplicativo, a pesquisa em andamento encontra-se em fase de divulgação na comunidade escolar, e posteriormente estará acessível para o público em geral.
Acredita-se que o APPANC pode estreitar as relações entre as tecnologias e a divulgação científica através de uma linguagem técnica, acessível e de fácil compreensão pelos utilizadores, tornando-o estratégico no resgate pelo (re)conhecimento e valorização dessas plantas no âmbito alimentar e também fitoterápico.
Desenvolvimento de lipossomas de Fluopsina C: um composto bioativo no controle de bactérias patogênicas
Estudante: Luiza Nabarro Ikeda Silva (15)
Orientador: Galdino Andrade Filho
Instituição: Colégio Interativa – Londrina/PR
A crescente disseminação da resistência aos antimicrobianos, por parte dos microrganismos multirresistentes, vêm cada vez mais tomando proporções globais. Juntamente com um número limitado de antimicrobianos efetivos e escassos recursos para o desenvolvimento de novas moléculas antimicrobianas temos hoje um grande desafio em mãos. Entre os antimicrobianos mais promissores em estudo, a Fluopsina C se destaca como um novo composto no combate a resistência bacteriana.
Para viabilizar seu uso clínico esse trabalho objetivou o desenvolvimento de lipossomas de Fluopsina C com fins na redução da toxicidade em relação ao composto livre. A Fluopsina C foi produzida a partir do metabolismo secundário de Pseudomonas aeruginosa cepa LV e purificada utilizando diversos métodos cromatográficos. O encapsulamento lipossomal foi obtido via extrusão contando com a formulação de fosfatidilcolina de soja, colesterol e polietilenoglicol associado à diestearoilfosfatidiletanolamina em diferentes proporções em duas formulações. Essas formulações foram avaliadas quanto a citotoxicidade por células LLC-MK2 pelo método de redução de MTT e atividade antimicrobiana contra Klebsiella pneumoniae ATCC 10031.
Os resultados mostraram que a formulação DSPE-PEG DMSO+F além de estável físico-quimicamente apresentou atividade antimicrobiana semelhante ao composto livre frente K. pneumoniae ATCC 10031, obtendo a Concentração Inibitória e Bactericida Mínima de 1,66µg/mL. Para esta formulação também foi observada a redução da citotoxicidade vista pela Concentração Citotóxica de 50% em 54% nos testes in vitro quando comparada com o composto livre. Dessa forma, esta formulação de Fluopsina C lipossomal é uma ótima candidata para a viabilização do uso deste novo composto antimicrobiano, Fluopsina C, para o controle de infecções causadas por cepas bacterianas patogênicas.
Dispositivo microcontrolado para cálculo de área irregular – Fase 2 Utilizando o método de Gauss
Estudantes: Paulo Sérgio Neves Regatieri (19), Gustavo Guimarães de Carvalho (19) e Paulo Cesar Murata Filho (19)
Orientador: Edson Anício Duarte
Instituição: IFSP – Campus Campinas – Campinas/SP
O projeto tem como objetivo desenvolver um equipamento portátil microcontrolado que utiliza o método de Gauss para calcular áreas irregulares, sendo seu principal intuito o auxílio em obras e projetos de construção civil com suporte para outras áreas adjacentes a essa. O cálculo de áreas irregulares é um conhecimento que se prova inacessível à maioria dos operários no ramo das construções civis e obras no geral. Os profissionais dominantes que executam essas tarefas são pedreiros, e muitas vezes, possuem defasagem escolar, falta de informação e preparo, o que pode acarretar em dificuldades para realizar o dimensionamento de áreas irregulares, sobretudo quando há relevo.
O trabalho possui uma iniciativa social que auxilia estes trabalhadores na aquisição de dados com precisão e rapidez nos âmbitos de seu espaço de trabalho. A principal motivação foi a falta de conhecimento adequado dos profissionais da área para extrair as medidas de áreas irregulares utilizando equipamentos específicos ou não. Isto pode atrapalhar o desempenho da construção e do profissional, com o risco de desperdício de material e erro nas dimensões e proporções do terreno a ser calculado.
O dispositivo microcontrolado faz os cálculos automaticamente, retornando os valores para o usuário, a partir da lógica de programação desenvolvida pelos autores utilizando a metodologia de Gauss e a trigonometria de triângulos retângulos como princípio do código. Poderá ser utilizado em ambientes abertos ou fechados, possuindo um limite de 162.85 m² da área a ser calculada.
Desenvolvimento de uma rede de baixo custo para proteção e monitoramento contra deslizamentos em encostas nos centros urbanos
Estudante: Lucas Hadlich Camargo Sampaio (19)
Orientador: Wayner de Souza Klën
Instituição: Colégio Dante Alighieri – São Paulo/SP
No início do século XIX, o mundo experimentou um novo fenômeno emergente, o êxodo rural. Nas décadas seguintes, a população mundial migrou para áreas urbanas em busca de melhores condições de vida. Devido a esse fenômeno migratório, os centros urbanos passam por problemas relacionados ao transporte público, distribuição de água, saneamento e habitação por aglomeração em áreas de risco. Desse modo, os deslizamentos de terra tornaram-se muito comuns em regiões de risco, onde se encontram comunidades carentes de serviços públicos, pois existe um ambiente favorável para sua ocorrência.
Neste trabalho, desenvolvemos e construímos uma alternativa de baixo custo para monitorar algumas variáveis físicas in loco. Para isto, utilizamos tecnologia Arduíno e materiais de fácil acesso para a elaboração do protótipo. Este protótipo pode comunicar a iminência de um deslizamento de terra enviando um SMS à população local e à Defesa Civil. Outrossim, nosso protótipo disponibiliza os dados em tempo real em um canal público do ThingSpeak, no qual a população e as autoridades podem monitorar cada variável como uma série temporal, além de receber alertas específicos sobre as condições ambientes.
Em experimentos, simulando as condições analisadas pelos sensores, todos formaram um único circuito elétrico e responderam bem à programação, uma vez que eles foram capazes tanto de captar os valores do ambiente experimental quanto de enviar um sinal a um smartphone, caso os valores obtidos nos testes fossem maiores do que os dados pré-estabelecidos. O sinal foi obtido depois de um intervalo de aproximadamente nove segundos após a notificação no computador de que havia começado uma situação de risco. Inicialmente, os parâmetros para a ocorrência do deslizamento de eram arbitrários, visto que a literatura não possui valores gerais para que ocorra um deslizamento de terra e cada morro é um local específico, haja o propósito unicamente experimental dessas testagens.
Contudo, em concordância com as pesquisas sobre deslizamentos de terra na literatura, visa-se a utilização de uma fórmula para o cálculo da instabilidade de morros (fator de segurança). Esse dado seria uma substituição dos valores arbitrários usados durante a programação, de modo que seus preceitos serão adicionados à programação, que já é efetiva. Além disso, vale salientar a busca por novas tecnologias de comunicação máquina-máquina (como Raspberry) e de detecção de sinais, como um sismógrafo para substituir o acelerômetro, por causa da imprecisão de seus dados. Ademais, visando garantir o bem estar geral da população localizada nos barrancos, uma rede de aparelhos de detecção de deslizamentos pelo barranco é algo interessante. Isso seria feito pela utilização de emissores de sinais de radiofrequência, os quais uniriam virtualmente todos os aparelhos entre si ao redor da região e um deles seria o responsável pelo envio do sinal às autoridades.
Organ box – O uso da tecnologia no auxilio do transporte e rastreio de órgãos no processo de transplante
Estudante: Rafaela Milanski Ribas (15)
Orientador: Maycon Gustavo Oliveira Lourenço
Instituição: Eureka – Escola de Tecnologia e Pesquisa – Cascavel/PR
No mundo de hoje a humanidade encontrou uma forma de aumentar a expectativa de vida. Esta forma está segmentada na área médica hospitalar, que utiliza vários procedimentos e pesquisa para aumentar cada vez mais a perspectiva de vida, entre todas essas tecnologias, há o transplante de órgãos, que muitas das vezes passam a ser a única solução. Tornar este processo mais fidedigno é o que se propõe com o projeto de pesquisa aqui apresentado, bem como a diminuição de possíveis perdas dos órgãos no transporte devido a problemas inerentes à forma que os mesmos são conduzidos até o paciente.
O projeto visa desenvolver uma caixa para realização do transporte de órgãos refrigerada através da célula peltier, de forma a eliminar o desperdício de tempo do ciclo entre o centro de captação e o de recepção do órgão a ser transplantado, a fim de minimizar os riscos de isquemia.
O projeto também trará mais praticidade e eficiência ao transporte de órgãos através do display, que propusesse trazer total controle para o paciente, o hospital, órgão e caixa.
Dentre muitos pontos positivos do projeto, destacam-se: o controle ideal de temperatura, sendo específica para cada órgão, a diminuição de possíveis perdas dos órgãos no transporte devido a isquemia, o aumento do tempo para a realização do transporte, um sistema de controle de temperatura mais moderno e eficaz, sistema de rastreamento e mais segurança no processo.
Desenvolvimento de válvula exalatória alternativa por prototipagem rápida
Estudante: Sofia Nascimento Mazin Santos (18)
Orientador: Sandro Heleno Auler
Instituição: Fundação Escola Técnica Liberato Salzano Vieira da Cunha – Novo Hamburgo/RS
Segundo a Fundação Oswaldo Cruz, nos últimos 10 anos houve um aumento de mais de 758% de casos de internação por Síndrome Respiratória Aguda Grave (SRAG) no Brasil, essa síndrome obriga o paciente a ser internado e intubado com urgência. Além disso, no ano de 2020, o Conselho Federal de Medicina (CFM) recebeu uma denúncia a cada 2,5 h sobre problemas na assistência à Covid-19 no Brasil. Em 2022, a Fiocruz analisou aumento de 135% nos casos de SRAG somente nas três primeiras semanas do ano. Diante de um cenário alarmante de infecções respiratórias crescendo exponencialmente alavancadas pela pandemia, mais a urgência da escassez de recursos, o objetivo do projeto é desenvolver uma alternativa da válvula exalatória, uma peça fundamental (porém escassa) do respirador mecânico, através de impressão 3D e utilizando um material seguro e esterilizável, assim diminuindo custos e tempo de produção para reposição em contexto emergencial.
A fim de conhecer as necessidades de fabricação da peça, foi realizado o seu estudo com uma peça original da fabricante Leistung. O polipropileno (PP) utilizado atualmente tem um tempo de vida útil limitado e partes sensíveis que vem sendo danificadas no processo de esterilização, causando o descarte desnecessário. Na seleção de alternativas na fase de revisão literária, foi importante considerar materiais com as mesmas propriedades do PP em questão de biocompatibilidade e segurança, selecionando o PLA (Poliácido Lático) e o HIPS (Poliestireno de Alto Impacto ou PSAI) como alternativas nos métodos de impressão FDM (Modelagem por Deposição Fundida) e SLA (Estereolitografia), respectivamente. No estudo do PLA houve a necessidade de busca por um método de esterilização compatível com sua baixa resistência térmica, portanto, se investigou a esterilização com gás plasma de peróxido de hidrogênio, ou em solução aquosa, água oxigenada. Já o HIPS teve de passar por uma análise de resultados dos seus ensaios térmicos, como ensaio HDT (Temperatura de Deflexão Térmica), CUT (Temperatura de Uso Contínuo) e Tg (Temperatura de Transição Vítrea) a fim de determinar o método de esterilização e o tempo de vida útil da alternativa.
Neste processo descobriu-se sua semelhança ao PP, e se concluiu que ele pode ser utilizado de forma segura por vários ciclos de esterilização em óxido de etileno, sem comprometer as propriedades físicas da peça. Nessa fase do projeto, foram impressos protótipos 3D dos materiais analisados para testagem da viabilidade do processo de impressão. Também foram feitos testes de dimensionamento para comprovar a eficácia da produção, analisando a precisão do resultado, que atendeu a precisão de impressão de 2,2% ± 1,8 mm, determinada por estudos. Considerando um preço médio de 500 reais, o protótipo em PLA reduziu o custo da peça em 92%, custando apenas 40 reais e sendo produzido em 14 horas, já o HIPS reduziu em 74% sendo produzido com aproximadamente 50 reais e em no máximo 2 dias, devido ao complexo processo de banho químico após a impressão.
Porém, se conclui que ambos atenderam o objetivo inicial de desenvolvimento de alternativa de reposição em contexto de emergência, de forma segura e muito mais acessível para aplicação em hospitais públicos. As próximas etapas da pesquisa devem seguir comparando as alternativas e escolhendo a mais eficaz para a sua proposta, após essa determinação deverão começar os testes mais fiéis à aplicação real da peça em respirador mecânico.
Uso do grafeno associado a membrana inorgânica nanoporosa para o tratamento da água
Estudantes: Helena Flores Moschetta (19) e Manuela Prado Machado (19)
Orientador: Schana Andréia da Silva
Instituição: Fundação Escola Técnica Liberato Salzano Vieira da Cunha – Novo Hamburgo/RS
Atualmente, existe uma enorme preocupação com relação a preservação dos recursos hídricos disponíveis no planeta Terra, isso porque os desastres ambientais estão ocorrendo com maior frequência, sendo um dos seus maiores impactos, a água contaminada. O mau gerenciamento de efluentes provindos do setor industrial tem levado a criação de leis ambientais cada vez mais rigorosas, gerando um aumento no valor que precisa ser investido pelas empresas em produções sustentáveis e descartes corretos de resíduos do setor. Esse alto custo faz com que as entidades jurídicas busquem cada vez mais por alternativas que minimizem os gastos e tenham capacidade de reduzir os impactos aos rios, mares e lagos.
Diante disso, o grafeno surge como um material inovador e que possui grande potencial para ser aplicado no tratamento de efluentes, principalmente por conta da sua condutividade térmica, área superficial maior que a observada para o grafite, mobilidade eletrônica, resistência mecânica, sua permeabilidade, hidrofobia e ainda, por ser um material mais leve que tantos outros. Deste modo, o presente trabalho tem como objetivo analisar o uso do grafeno suportado a uma membrana nanoporosa de criptomelano para absorção de substâncias apolares no tratamento da água. Para a fabricação desta, inicialmente foi obtido o composto inorgânico criptomelano, a partir de uma reação de refluxo com KMnO4, MnSO4 e HNO3. Posteriormente, o composto foi separado em cinco amostras para serem adicionadas, a cada uma, quatro proporções diferentes de grafeno calculados em massa seca, além do branco, que é a membrana sem presença de grafeno.
Essas misturas foram postas em contato com cloreto de amônio e submetidas à agitação mecânica para que ocorresse uma reação de troca iônica, mudando a estrutura do criptomelano. Após ser filtrada, a solução pastosa foi posta em estufa para a evaporação lenta da água, e, em seguida, em forno mufla a 600°C para a oxidação dos íons amônio e, consequentemente, liberação do gás nitrogênio, formando, assim, os nanoporos necessários para a função da membrana. Por fim, a membrana foi revestida com vapores de silicone para conferir impermeabilidade. Cada amostra, com diferentes concentrações de grafeno, foi submetida a testes de eficiência de absorção de líquidos apolares e de remoção de acidez. Os testes consistem em pôr a membrana em contato com água e óleo, simulando o Jar Test, seguido de filtração e extração do líquido apolar não absorvido para posterior extração e quantificação. O mesmo procedimento é realizado para soluções ácidas. Até o momento, todas as membranas tiveram eficiência de pelo menos 98% de absorção de óleo, tendo, a de melhor resultado, a proporção 4. Porém, outros testes estão sendo elaborados para melhor simulação de procedimentos de tratamento de água utilizados em escala industrial, para confirmar a tendência.
Considerando as próximas etapas do trabalho, tem-se a fabricação da membrana com adição do grafeno na etapa de obtenção do criptomelano, para melhor incorporação da substância na estrutura do mineral, como também, os ensaios de saturação da membrana recoberta por tecido não tecido, como sachê. Pretende-se, também, fazer análises a fim de determinar composição e estrutura antes e depois da utilização da membrana. Assim, a partir dos resultados finais de eficácia, será feita uma comparação entre as membranas, considerando seus teores, para a análise da aplicabilidade avaliando a eficácia e viabilidade econômica para o tratamento da água e dos efluentes apolares.
Utilização de um modelo de inteligência artificial para redirecionamento de drogas contra rinotraqueíte felina
Estudante: Naiara Pereira Martins (17)
Orientador: Helyson Lucas Bezerra Braz
Instituição: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão – Imperatriz/MA
Este estudo foi capaz de desenvolver um modelo computacional de aprendizado de máquina capaz de localizar potenciais inibidores da glicoproteína B (gB) do vírus herpesvirus felino 1 (HVF-1) causador da rinotraqueíte viral felina. A rinotraqueíte viral felina é uma importante doença viral em gatos em todo o mundo. A infecção aguda por HVF-1 está associada a sinais e sintomas dos tratos respiratórios superiores e oculares incluindo espirros, conjuntivite, hipersalivação, tosse e cegueira em filhotes, podendo causar óbitos nos animais acometidos. Não existe um tratamento/cura para a rinotraqueíte felina, apenas medidas de alívio dos sintomas e de apoio.
Nesta perspectiva, a bioinformática é uma área com grandes ferramentas que podem contribuir na resolução de problemas associados ao descobrimento de drogas através do modelo de relação estrutura-atividade quantitativa (QSAR). Diversos bancos de dados trabalham com o modelo QSAR, um dos mais completos disponíveis gratuitamente é o ChEMBL.
Na metodologia deste estudo, foi desenvolvido um modelo computacional em python na plataforma google colab para realizar o rastreio de inibidores da gB pelo banco de dados ChEMBL, com descritores capazes de avaliar a taxa de concentração de inibição (IC50), biodisponibilidade oral e estrutura química das moléculas candidatas. Uma simulação de docking molecular foi realizada para avaliar as interações entre os inibidores encontrados, medicamentos contra HVF-1 e a gB. Como resultado, obteve-se dois inibidores com os seguintes valores de IC50, o CHEMBL2075962 (400 nM) e CHEMBL2077363 (600 nM) que apresentaram alta afinidade no docking molecular pela glicoproteína b e uma baixa toxicidade in silico. Sendo mais eficiente que o fármaco controle usado por comparação. Neste estudo, foi possível demonstrar o efeito inibitório de duas estruturas e a precisão do modelo computacional para rastreio de drogas contra a rinotraqueíte felina.
