Ciência com Impacto Podcast

Nos últimos anos e a partir de produtos naturais, Lurdes Cristiano e a sua equipa de investigadores do CCMar – Centro de Ciências do Mar têm vindo a desenvolver novos compostos orgânicos com atividade antimicrobiana, com aplicações no combate à malária, à leishmaniose e à tuberculose. 

Estes compostos, sintetizados em laboratório, são depois estudados minuciosamente. É analisada a sua estrutura, reatividade, propriedades. Só depois os investigadores estão em condições de saber como os podem utilizar. E foi aqui que surgiram algumas surpresas. Lurdes Cristiano percebeu que estes compostos não serviam apenas para combater estas doenças que afetam a Humanidade, mas que tinham outras aplicações – como a aquacultura.

É que o número de seres humanos na Terra continua a aumentar exponencialmente e a alimentação é um tema cada vez mais premente, a exigir soluções eficazes e rápidas. A aquacultura intensiva de peixes, moluscos e bivalves pode ser uma das soluções. Mas a aquacultura intensiva não é isenta de problemas – e um deles são as infeções parasitárias que podem comprometer toda a produção de uma exploração. 

A investigadora do CCMar interessou-se por este tema e rapidamente percebeu que esses parasitas são protozoários, com semelhanças aos parasitas da malária, por exemplo. E conseguiu criar soluções simples e baratas, com moléculas fáceis de sintetizar, que combatem estas infeções.

Mas não se ficou por aqui.  A contaminação das aquaculturas com catiões de metais de transição também entrou no seu foco e, para a combater, já desenvolveu algumas moléculas que retiram o cobre e, recentemente, o cadmio das explorações – resolvendo um problema que, para além dos impactos na produção, também seriam um risco para a saúde pública. 

A Inovação e a transferência do conhecimento produzido na academia são temas que acompanham a carreira científica de Carlos Costa, professor emérito da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) e investigador do laboratório associado ALICE. Temas aos quais mantém, ainda hoje, uma forte ligação.

A sua experiência como presidente do Instituto Empresarial do Tâmega, que também funciona como incubadora de startup’s, diz-lhe que o sucesso empresarial depende, em grande medida, da capacidade de inovação. Particularmente, no caso das novas empresas que vão para o mercado, essa capacidade inovadora é decisiva.

De um ponto de vista tecnológico, a inovação na química pode contribuir para resolver algumas das questões mais urgentes com que a Humanidade se defronta. Para o investigador Carlos Costa, é expectável que surjam importantes desenvolvimentos e novas tecnologias para a mitigação das alterações climáticas. A captura do excesso de dióxido de carbono na atmosfera, e a sua utilização para outros fins, é disso um bom exemplo. Mas podem também surgir avanços decisivos noutras áreas, como na Saúde. 

A sustentabilidade e a economia circular são, atualmente, dois importantes focos da inovação. Não se trata agora de inovar por inovar, mas sim de criar conhecimento, tecnologias e produtos que possam ser usados no bem-estar da Humanidade, garantindo que deixamos às gerações vindouras um planeta mais vivo e saudável. 

A proteína animal é essencial para todos os animais omnívoros – humanos incluídos. É parte integrante da Natureza, e está intrinsecamente associada à História da evolução do homem. Continuará a ser decisiva no nosso Futuro – se quisermos ter uma Humanidade sem carências alimentares e saudável. Daí que a forma como esse alimento é produzido seja uma das principais preocupações de Alfredo Teixeira, investigador do CIMO – Centro de Investigação de Montanha. 

Genericamente, a produção de ruminantes - ovinos, caprinos e bovinos - é feita de forma extensiva. A intensificação aconteceu, principalmente, em duas espécies monogástricas: os frangos e os suínos. Mas essa industrialização da produção foi necessária para combater a carência de proteínas que o mundo enfrentou após a Segunda Guerra Mundial. Mesmo nos dias de hoje, convém lembrarmo-nos que existem duas realidades bem distintas: no conforto do hemisfério norte é fácil criticar a produção mais intensiva, mas quem habita no lado sul do planeta necessita absolutamente de carne e peixe para a sua sobrevivência. A balança de consumo de carne é assustadora e necessita urgentemente de ser equilibrada: em alguns países europeus, o consumo de carne por pessoa oscila entre os excessivos 100 e 110 quilos por ano, enquanto nos países pobres da África e da Ásia não ultrapassa os 7 a 10 quilos.

Sobre o papel dos ruminantes domésticos, Alfredo Teixeira gosta de sublinhar que estes animais são autênticas máquinas biológicas, aproveitadores de recursos forrageiros que não podem ser aproveitados por mais ninguém. Ou seja, não são competidores diretos com o Homem e, pelo contrário, alimentam-se de restolhos e de outros recursos que seriam descartados como lixo. Têm, aliás, a incrível capacidade de consumir alimentos fibrosos e transformá-los em proteína microbiana. 

Para este investigador do CIMO, e docente no Instituto Politécnico de Bragança, é tempo de valorizarmos a produção e o consumo local. Não só pela menor – quase inexistente pegada ecológica -, mas também pela sua qualidade intrínseca.

A forma como fazemos chegar o fármaco ao local desejado tornou-se, nas mãos da investigadora Ana Grenha, quase uma arte. Para esta cientista do CCMar e professora na Universidade do Algarve, o objetivo do seu trabalho é aumentar a eficácia da administração dos fármacos – contribuindo para uma sociedade mais saudável.

Dentro das várias possibilidades do nosso organismo receber uma formulação medicamentosa, Ana Grenha privilegia a inalação. Ou seja, a administração do fármaco por via pulmonar. Daí que se tenha especializado, em termos de tecnologia farmacêutica, na encapsulação dos fármacos usando nanopartículas e micropartículas.

Um dos seus projetos de investigação foi premiado, em 2020, pela Sociedade Portuguesa de Pneumologia. O projeto em causa, intitulado “Imunização por via inalatória – Uma estratégia para as doenças respiratórias”, foi considerado muito inovador e poderá dar origem a uma patente. O que Ana Grenha e a sua equipa propõem é uma administração[AG1]  direta dos antigénios para a mucosa pulmonar, através da inalação de micropartículas carregadas com esses antigénios. O objetivo é induzir uma resposta imunitária local e, simultaneamente, sistémica – melhorando potencialmente a eficácia da vacina, uma vez que a estratégia se dirige a infeções respiratórias que beneficiarão diretamente da resposta imunitária local.

Num outro projeto, a investigadora desenvolveu um transportador igualmente formado por micropartículas, que contêm os fármacos usados no tratamento da tuberculose e que pode ser inalado pelos pacientes. Após a inalação, as micropartículas entram nos pulmões do doente, onde são captadas pelos macrófagos alveolares – assim libertando os fármacos no próprio local da infeção. Com esta tecnologia, Ana Grenha espera melhorar a eficácia da terapêutica, reduzir as doses e a duração do tratamento da tuberculose, bem como reduzir os efeitos secundários, o que potencia uma maior adesão dos doentes.

 [AG1]administração, se preferir

A catálise permite acelerar a reação química e orientar o seu resultado final. Está presente em mais de 80 por cento dos processos químicos e tem um valor considerável, pois representa entre 30 a 40 por cento do PIB dos países desenvolvidos. O investigador José Luís Figueiredo, do laboratório associado ALICE, ligado à Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), é um dos grandes especialistas nacionais nesta matéria.

Segundo a prestigiada revista científica Nature, a invenção mais importante do século XX foi um processo catalítico: a síntese do amoníaco a partir dos elementos azoto e hidrogénio. É que o amoníaco é a base dos adubos químicos e foi este processo catalítico que permitiu melhorar a produtividade das terras e das culturas, acompanhando o crescimento populacional.

Por vezes, nem nos apercebemos como a catálise está tão presente e nos ajuda no dia-a-dia. Um bom exemplo são os automóveis a gasolina ou gasóleo. Todos eles, sem exceção, têm um catalisador no tubo de escape para limpar os gases que saem da combustão. Este é, aliás, um catalisador particularmente eficiente e complexo, porque é responsável simultaneamente por duas reações químicas opostas: oxidação e redução.

O grupo de trabalho de José Luís Figueiredo tem usado a catálise com materiais de carbono modificados para fins de proteção ambiental, nomeadamente no tratamento de águas e gases. Na origem destas aplicações industriais – e de várias outras ainda experimentais – está um artigo publicado e com forte reconhecimento internacional, que já teve mais de duas mil citações. Nele, este investigador explica como modificar a química superficial do material, adequando-o à reação pretendida. 

As propriedades dos materiais de carbono são facilmente ajustadas ao fim pretendido. Pode-se alterar a química superficial e controlar o tipo, o tamanho e a arquitetura dos poros – o que lhes dá uma grande flexibilidade e abre o leque de aplicações. O grupo de investigação de José Luís Figueiredo começou pela catálise ambiental, com os processos de oxidação avançada, mas recentemente obteve sucesso com a ozonização foto-catalítica para eliminação de poluentes – tendo patenteado um reator que combina estes dois processos de oxidação: ozonização e foto-catálise.

Por outro lado, estão a ser desenvolvidos catalisadores eficientes à base de materiais de carbono isentos de platina para a conversão de energia (células de combustível e eletrolisadores) e para a transformação da biomassa em produtos de elevado valor acrescentado.

O composto que resulta da degradação dos resíduos sólidos urbanos, quer todos nós produzimos diariamente, pode ser valorizado. Para o investigador Helder Gomes, do CIMO – Centro de Investigação da Montanha, este composto não é um resíduo descartável. Pelo contrário, ele é uma mais-valia de onde pode extrair biomateriais para serem usados como adsorventes ou catalisadores em processos ambientais.

Esta investigação internacional, coordenada por Helder Gomes, prevê vários tipos de valorizações para o composto – que, de outra forma, iria ser classificado como lixo e seria deixado nos aterros sanitários. A alternativa é olhar para esse produto, cada vez mais abundante, e transformá-lo em materiais de carbono que podem, de seguida, ser utilizados na remoção de contaminantes em correntes gasosas ou líquidas. Ou aproveitá-los para ajudarem na aceleração de processos de degradação de poluentes na fase líquida. No fundo, utilizar parte deste composto para tratar problemas provenientes de instalações industriais – que são mais difíceis de resolver.

Estudos como este ajudam a resolver um problema crescente: o aumento exponencial de composto com origem nos resíduos sólidos urbanos. Daí a necessidade de o valorizar e de encontrar usos alternativos. O investigador do CIMO não se fica por este uso industrial. Na investigação já referida estudam-se outras aplicações – um passo essencial para criar uma economia circular na cadeia dos resíduos. 

O solocimento é um desses novos materiais com origem neste composto. No fundo, trata-se de construir tijolos com solo, cimento e composto para ser usado na construção civil – um material com boas características técnicas e de baixo custo. 

Outra das valorizações possíveis é um fertilizante líquido – que resulta do lixiviado orgânico, devidamente tratado e enriquecido com nutrientes, com aplicações na agricultura. Além destas valorizações, este composto ainda tem potencial para ser utilizado energeticamente, quer térmica, quer através da gaseificação.

A Ria Formosa, um dos mais importantes berçários de peixes do País, está em perigo. Estes são os dados de um estudo de longa duração levado a cabo pelo investigador Karim Erzino, do CCMar – Centro de Ciências do Mar, ligado à Universidade do Algarve. E alguns dessas espécies mais ameaçadas são de elevado valor comercial.

Ao longo dos anos, Karim e a sua equipa de investigadores identificaram 120 diferentes espécies de peixes na Ria Formosa. Destes, cerca de 40 espécies são residentes – passam toda a vida nas águas da Ria. As restantes 60 espécies usam os diferentes habitats da Formosa como berçário. Por norma, os adultos desovam no mar e, passada uma fase inicial pelágica larvar, os juvenis vêm para as estas águas calmas onde crescem e se desenvolvem - antes de regressarem ao mar aberto.  

A Ria Formosa é, pois, essencial para manter os stocks selvagens de espécies com valor comercial como os sargos, as douradas ou os robalos, entre tantas outras. A má notícia, confirmada pelas amostragens e pela monitorização de Karim Erzino, é que esses números estão a decrescer. O que coloca em causa a própria sustentabilidade da pesca local. 

Essa diminuição de produtividade está diretamente ligada à degradação dos habitats mais sensíveis da Ria Formosa, como sejam as pradarias marinhas. As dragagens, a sobrepesca de marisco ou do isco e a intensificação das atividades lúdicas a motor, tudo contribui para o agravar da situação. E este desaparecimento - e a regressão de vastas zonas de pradarias - acabam por acentuar o declínio da biodiversidade, seja de peixes ou de crustáceos.

Um outro estudo de longa duração de Karim Erzino está relacionado com o Parque Marinho Luis Saldanha, na península de Setúbal. E porque alguns dos problemas são idênticos aos identificados na Ria Formosa, este investigador pretende fomentar a recuperação de antigas zonas de pradaria marinha junto do Portinho da Arrábida, recorrendo ao transplante de ervas vindas das águas algarvias. É um processo lento e difícil, com ligeiros avanços e muito recuos. Mas que vai registando sucessos. A lição é que se torna mais fácil destruir do que construir. Um ensinamento para o futuro.

Nas últimas décadas, o investigador Luís Melo, do laboratório colaborativo ALICE da FEUP, dedicou-se ao estudo das comunidades de bactérias, conhecidas por biofilmes. O seu objetivo é encontrar novas formas de as combater, quando necessário. Quer seja na medicina ou na indústria.

Os biofilmes são películas que os microrganismos, em particular as bactérias, produzem em quase todo o tipo de superfícies. Essas películas são constituídas por polímeros produzidos e geridos pelas bactérias - que criam assim o seu próprio habitat. Nos biofilmes formam-se comunidades biológicas estruturadas e funcionais, que aqui encontram uma forma de se protegerem e de proliferarem. Formam-se, entre as diferentes comunidades de bactérias de cada biofilme, relações simbióticas que ajudam à sobrevivência em ambientes hostis.

Claro que nem todos os biofilmes são nocivos. Existem alguns que são muito bons e úteis para o ser humano. Tudo depende do local onde estão. Um exemplo simples é o das bactérias que temos na pele, como o filococos epidermis. Elas são fundamentais para a nossa pele e para manter o ph equilibrado. Mas se tivermos uma ferida e elas penetrarem no sangue, então temos um problema. O mesmo sucede com as bactérias que temos na boca ou nas fossas nasais. São necessárias e importantes, mas não podem ir para as vias pulmonares. 

Quando o biofilme se forma no local errado e começa a causar dano, há que entrevir. Só que as bactérias estão a tornarem-se resistentes a diversos tipos de antibióticos e de biocidas. Por isso, a prevenção torna-se essencial. Em matéria industrial, para evitar surtos de legionella por exemplo, os investigadores estudam novos equipamentos, com materiais diversos, como o aço “bombardeado com iões”, de forma a minimizar a adesão das bactérias às superfícies. Outro projeto em que Luís Melo está envolvido, que se encontra na fase de piloto industrial, tenta uma metodologia diferente: para tratar água, fixa-se o biocida em pequenas partículas que, sem as abandonar, possa matar as bactérias através da chamada “morte por contato” - o que reduz as resistências bacterianas e evita a contaminação da água.

Luis Melo sente-se um privilegiado. Porque está na profissão que escolheu e, graças a ela, tem a liberdade de pensar e de exprimir o que pensa. Pode estudar os temas que são do seu interesse e pode colocar, em documentos escritos, as suas teses e ideias. E isso pode parecer pouco ou banal, mas Luís Melo sabe que não o é. Como gosta de recordar, no final do século XIX, a Dinamarca tinha a mesma taxa de analfabetismo que Portugal em 1973. Este atraso estrutural e recente, deixou as suas marcas e demora décadas a resolver. E a Ciência é um dos caminhos possível – a par da Cultura e da Educação – para recuperar esse atraso. 

Foi a melhor aluna de licenciatura da sua universidade, entre mais de mil alunos finalistas. E esse feito garantiu-lhe uma bolsa de estudo e a sua passagem de Lima, no Perú, para a Irlanda – onde veio doutorar-se e iniciar a sua carreira na investigação. Atualmente, Ursula Gonzales Barron é investigadora sénior do CIMO – Centro de Estudos de Montanha e dedica-se a garantir que aquilo que comemos é seguro e tem qualidade.

Conhecer o teor de gordura, de sal ou as proteínas de um alimento é essencial para ter escolhas informadas. Como também é importante saber se determinado alimento possui certas propriedades: se são antioxidantes, se facilitam a digestão, ou se baixam o colesterol, por exemplo. Mas, em última análise, esse estatuto de boa ou má qualidade, se o alimento é mais ou menos apreciado, é dado pelo reconhecimento do consumidor. E, para ter sucesso, o produtor tem de se adaptar e procurar que o alimento que produz tenha essas características que o consumidor procura e valoriza. 

Já o tema da segurança alimentar é essencialmente objetivo. E o consumidor, por norma, não faz as suas escolhas tendo esta questão em vista. Porque parte do princípio que todos os alimentos disponibilizados no circuito comercial são seguros. É um atributo implícito dos alimentos que estão à venda e uma responsabilidade partilhada de todos os agentes – da produção primária ao ponto de venda, passando pelo processamento e pela distribuição. Até o consumidor tem alguma responsabilidade nessa cadeia, pois a forma como conserva o alimento, após a compra, é essencial para garantir a sua segurança. 

A Segurança é crucial, pois os alimentos deteriorados são responsáveis pela transmissão de centenas de doenças – das mais leves, que causam pequenos incómodos, como enjoos ou vómitos, até às mais graves que podem ser mortais. Na origem destas doenças podem estar bactérias, fungos, toxinas, priões, parasitas… 

Daí a importância da Ciência. Investigadores como Ursula Gonzales Barron contribuem decisivamente para a Segurança dos consumidores. O seu estudo recai, essencialmente, em produtos de carne e em queijos. Por exemplo, quando falamos de salmonelas, que, entre outros males, podem causar a mortal febre tifoide, os alimentos controlados não podem apresentar vestígios destas bactérias. 

Num dos seus projetos mais recentes, a cientista estudou a carne de cordeiros de duas raças autóctones, criados em regime intensivo, extensivo e misto. A conclusão final foi clara: a qualidade dos produtos de carne não depende da raça do animal, como muitos defendem, mas acima de tudo da forma como eles são criados.

Um dia, Luísa Custódio estava na praia a fazer recolha de algas. Olhou à volta e apercebeu-se que existiam ali plantas que viviam a maior parte do tempo submersas, mostrando uma grande tolerância à salinidade. A investigadora do CCMar – Centro de Ciência do Mar deixou-se levar pela curiosidade científica e começou a estudar as plantas halófitas.

As plantas halófitas são comuns. Quase toda a gente ligada ao litoral sabe o que é a salicórnia ou espargo do mar, como é vulgarmente conhecida. É uma planta de folhas verdes, em forma de escamas, saborosa e nutritiva. Hoje em dia, já é cultivada e consumida crua ou cozinhada, desidratada ou triturada. Para lá do agradável sabor a mar, a salicórnia possui propriedades imuno-estimulantes, anti-inflamatórias, anti-tumorais e antidiabéticas. Mas este é só um exemplo, entre muitas espécies, de uma planta tolerante ao sal. E foram essas plantas que Luísa Custódio começou a estudar. E a cultivar. Uma prática altamente vantajosa do ponto de vista da sustentabilidade, uma vez que estas plantas podem ser regadas com água do mar – um recurso natural e abundante.

O objetivo é encontrar formas de valorizar estas plantas para uso alimentar, para extração de compostos naturais para a indústria da cosmética, para uso veterinário e para a farmacêutica. As aplicações mais recentes pertencem ao projeto Green Value. Aqui, o foco são os extratos de halófitas usados como aditivos alimentares – quer na preparação de queijos e iogurtes ou na conservação de fatias de fruta fresca. Até ao momento, já foi produzido queijo de cabra com extratos de duas halófitas muito aromáticas.

Antes de se dedicar à Economia Azul, Luísa Custódio teve uma importante passagem pelo Verde. No início do seu trabalho em biotecnologia, a investigadora dedicou-se à micropropagação de espécies, em particular de sobreiros e alfarrobeiras. O seu trabalho consistia em identificar os espécimes mais interessantes na produção de cortiça e alfarroba e cloná-los. Depois, essa descendência criada em laboratório, era plantada e usada no aumento da produção agrícola. Além disso, a investigadora estudou as propriedades biotecnológicas de alguns produtos obtidos a partir destas espécies. As alfarrobas, por exemplo, possuem compostos naturais com atividade antimicrobiana e quimiopreventiva – o que ser utilizado em futuras aplicações.