Estudantes do Ensino Médio e de cursos pré-vestibulares tiveram a oportunidade de conhecer de perto o universo acadêmico e científico do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) durante uma “Visita Monitorada” realizada no dia 20 de agosto, no Campus 1 da USP, em São Carlos. Voltada principalmente aos jovens que começam a pensar na […]
Uma estratégia simples, baseada no uso de fita de poliimida comercial (também conhecida como fita Kapton) revestida com ouro, pode tornar mais acessível a fabricação de uma classe avançada de dispositivos eletrônicos utilizados em áreas como biossensores, dispositivos vestíveis e sistemas inspirados no funcionamento do cérebro. Pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) […]
Estudantes do Ensino Médio e de cursos pré-vestibulares tiveram a oportunidade de conhecer de perto o universo acadêmico e científico do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) durante uma “Visita Monitorada” realizada no dia 20 de agosto, no Campus 1 da USP, em São Carlos. Voltada principalmente aos jovens que começam a pensar na […]
Uma estratégia simples, baseada no uso de fita de poliimida comercial (também conhecida como fita Kapton) revestida com ouro, pode tornar mais acessível a fabricação de uma classe avançada de dispositivos eletrônicos utilizados em áreas como biossensores, dispositivos vestíveis e sistemas inspirados no funcionamento do cérebro. Pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) […]
(Créditos – “Science News”)
Estudo da USP demonstra, pela primeira vez, que ondas gravitacionais podem apresentar estados ligados no contínuo, fenômeno já conhecido na óptica e em outras áreas da física, mas até então inédito na gravitação.
Uma pesquisa desenvolvida pelo egresso do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP), Rodrigo Berté, apresenta uma proposta teórica inédita que pode representar um novo marco na física das ondas gravitacionais. O trabalho demonstra, matematicamente, que essas perturbações do espaço/tempo podem permanecer confinadas em uma determinada região, sem se dissiparem, por meio de um mecanismo conhecido como estados ligados no contínuo (Bound States in the Continuum – BICs).
O conceito de BIC não é novo na Física. Desde sua proposição, há quase um século, ele vem sendo investigado em sistemas quânticos, ópticos, acústicos, hidrodinâmicos e elásticos. Nesses casos, determinados modos de onda permanecem aprisionados mesmo possuindo frequência e vetor de onda que os fariam se propagar livremente. O segredo desse confinamento está na simetria do sistema, que impede o acoplamento entre o estado localizado e os modos propagantes.
Até agora, porém, ninguém havia demonstrado teoricamente que um fenômeno semelhante poderia ocorrer com ondas gravitacionais. O novo estudo mostra que isso é possível dentro da aproximação linear da Relatividade Geral de Einstein, utilizando perturbações periódicas do espaço-tempo localizadas em um plano específico.
Um novo modo de confinar perturbações do espaço-tempo
Figura 1 – Incompatibilidade de simetria entre ondas gravitacionais (OGs) ligadas e OGs propagantes com polarização (+). (topo) A deformação na célula unitária (periódica em x) da perturbação ligada do espaço-tempo é antissimétrica (ímpar) sob uma transformação C2 (rotação de 180° no plano). (parte inferior) Uma OG propagante é simétrica (par) sob a mesma transformação. A incompatibilidade de simetria sugere a localização da métrica ligada por meio de proteção por simetria. O espaço-tempo não perturbado (Minkowski) é mostrado em cinza-claro
As ondas gravitacionais são ondulações produzidas pela aceleração de objetos extremamente massivos, como colisões entre buracos negros ou estrelas de nêutrons. Desde sua primeira detecção experimental em 2015, elas passaram a constituir uma das mais importantes ferramentas da astronomia moderna, permitindo observar fenômenos invisíveis aos telescópios convencionais.
Apesar desse enorme avanço, as ondas gravitacionais continuam sendo extremamente difíceis de detectar devido à sua baixíssima intensidade quando chegam à Terra. Por isso, pesquisadores de todo o mundo procuram novas estratégias capazes de aumentar sua interação com detectores ou concentrar sua energia.
É justamente nesse contexto que surge a importância do novo trabalho. Em vez de estudar ondas gravitacionais livres propagando-se pelo espaço, o autor do trabalho investiga a possibilidade de elas permanecerem espacialmente confinadas, formando estados estacionários semelhantes aos observados em dispositivos fotônicos modernos.
Para isso, o estudo propõe perturbações periódicas distribuídas em um plano do espaço-tempo cuja intensidade decai exponencialmente à medida que se afasta dessa região. Os cálculos mostram que essas perturbações produzem soluções perfeitamente compatíveis com as equações linearizadas da Relatividade Geral, levando a soluções de vácuo regulares (isto é, sem divergências ou singularidades) em todas as regiões externas ao plano onde ocorre a localização.
Duas polarizações – Duas soluções
A pesquisa analisa separadamente as duas polarizações fundamentais das ondas gravitacionais, conhecidas como polarização “+” (mais) e polarização “×” (cruz).
Figura 2. Incompatibilidade de simetria entre ondas gravitacionais (OGs) ligadas e OGs propagantes com polarização (×). (topo) A deformação na célula unitária (periódica a 45° em relação às direções x e y) da perturbação ligada do espaço-tempo é antissimétrica (ímpar) sob uma transformação C2 (rotação de 180° no plano). A célula unitária da perturbação da métrica plana hxy, hyx (periódica em x e y) é mostrada nas cores vermelho e azul. (parte inferior) Uma OG propagante com polarização (×) é simétrica (par) sob a mesma transformação, indicando localização por meio de proteção por simetria. O espaço-tempo não perturbado (de Minkowski) é mostrado em cinza-claro.
Para cada uma delas, são construídas métricas específicas capazes de satisfazer simultaneamente todas as condições impostas pelas equações de Einstein. O estudo demonstra que, para cada polarização, existe uma relação de dispersão própria — semelhante às encontradas em polaritons de superfície na óptica — que garante o confinamento das ondas gravitacionais.
Um dos resultados mais interessantes é que esses modos confinados apresentam simetria diferente daquela das ondas gravitacionais convencionais.
Enquanto uma onda gravitacional propagante permanece simétrica sob uma rotação de 180 graus no plano considerado, os estados ligados apresentam comportamento antissimétrico. Essa incompatibilidade impede que ambos os modos se acoplem, funcionando como uma espécie de mecanismo natural de confinamento.
Segundo o trabalho, esse é exatamente o princípio físico responsável pela proteção por simetria dos estados ligados no contínuo, mecanismo já amplamente explorado em diversas aplicações na área de fotônica (por exemplo, em sensores químicos e biológicos, geração de harmônicos de luz, emaranhamento de fótons, condensação de Bose-Einstein, etc). .
Soluções matematicamente consistentes
Além da demonstração das soluções propriamente ditas, o artigo científico realiza uma extensa verificação matemática da consistência do modelo.
São calculados explicitamente o tensor de Ricci, o escalar de Ricci, o tensor de Riemann, os invariantes geométricos do espaço-tempo e as condições de gauge de Lorenz. Todos esses testes confirmam que as soluções representam regiões de vácuo fora do plano onde ocorre a localização das perturbações.
O autor também demonstra que os estados ligados obedecem à conservação local da energia e do momento e que não apresentam fluxo de energia para fora da região confinada.
Na prática, isso significa que a energia permanece localizada, característica essencial para a existência de um verdadeiro estado ligado.
Outro resultado importante refere-se ao escalar de Kretschmann, uma grandeza utilizada para identificar singularidades no espaço-tempo.
Os cálculos mostram que, fora do plano onde ocorre a localização das perturbações, o espaço-tempo permanece regular, sem divergências físicas ou patologias geométricas, reforçando a consistência da proposta.
Possíveis aplicações futuras
Embora o trabalho seja essencialmente teórico, suas implicações podem ser bastante amplas.
Pesquisador Dr. Rodrigo Berté
Entre as possibilidades discutidas pelo autor estão o desenvolvimento de estruturas capazes de produzir ressonâncias gravitacionais de alta qualidade, inspiradas nas metasuperfícies fotônicas utilizadas atualmente em nanotecnologia.
Esses dispositivos poderiam, em princípio, aumentar localmente a intensidade das ondas gravitacionais, favorecendo sua detecção ou sua interação com outros sistemas físicos.
O artigo também menciona potenciais aplicações em experimentos envolvendo grávitons individuais, conversão entre ondas gravitacionais e ondas eletromagnéticas, testes mais rigorosos da Relatividade Geral, estudos de gravidade quântica e até investigações sobre sistemas quânticos acoplados a ondas gravitacionais.
Próximos desafios
Apesar dos resultados promissores, o próprio estudo reconhece que ainda existem importantes desafios pela frente.
A demonstração foi realizada dentro da teoria linearizada da gravidade, uma aproximação válida para perturbações fracas do espaço-tempo. O próximo passo será investigar se estados ligados semelhantes continuam existindo na formulação completa e não linear da Relatividade Geral.
Outra questão aberta consiste em verificar experimentalmente se estruturas periódicas de matéria podem excitar os chamados quasi-BICs gravitacionais, produzindo ressonâncias localizadas análogas às já observadas em sistemas ópticos.
Caso essa possibilidade venha a ser confirmada, poderá surgir uma nova área de pesquisa dedicada ao controle das ondas gravitacionais por meio de estruturas artificiais, aproximando ainda mais conceitos da fotônica, da física da matéria condensada e da gravitação.
Uma nova perspectiva para a física gravitacional
Mais do que apresentar uma solução matemática elegante, o estudo amplia significativamente o horizonte da pesquisa em ondas gravitacionais. Ao demonstrar que perturbações do espaço-tempo podem permanecer confinadas por proteção de simetria, o trabalho estabelece uma ponte inédita entre a teoria da Relatividade Geral e os modernos conceitos de estados ligados no contínuo, que revolucionaram diversas áreas da física nas últimas décadas.
Se futuras pesquisas confirmarem essas previsões e conseguirem reproduzir versões experimentais desses estados, a descoberta poderá inaugurar uma nova linha de investigação dedicada ao confinamento, manipulação e amplificação de ondas gravitacionais, com impactos potenciais tanto para a física fundamental quanto para futuras tecnologias de detecção e interação gravitacional.
Confira AQUI o original desta pesquisa.
Rui Sintra – Assessoria de Comunicação – IFSC/USP
O Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia do Instituto de Física de São Carlos (GNano-IFSC/USP) conquistou o primeiro lugar do “XVII Prêmio Octavio Frias de Oliveira – 2026”, concedido pelo Instituto do Câncer do Estado de São Paulo (ICESP) na categoria “Inovação Tecnológica em Oncologia”.
O trabalho premiado, intitulado “Nanopartículas administradas pelo nariz abrem nova frente de pesquisa no combate ao glioblastoma”, cuja primeira autora é a pesquisadora Drª Natália Noronha Ferreira Naddeo, contou com um grupo vasto de pesquisadores do GNano coordenado pelo Prof. Dr. Valtencir Zucolotto, em parceria com o Dr. Rui Reis, do Hospital de Câncer de Barretos (SP), e com colaboração da Drª Eliana M. Lima
Sucintamente, a pesquisa desenvolveu um sistema biomimético capaz de transportar o quimioterápico temozolomida até o cérebro por via nasal, contornando uma das principais barreiras ao tratamento dos tumores cerebrais.
Esta estratégia combinou nanotecnologia, células tumorais e administração de medicamentos pelo nariz, sendo capaz de abrir novos caminhos para o tratamento do glioblastoma, um dos tumores cerebrais mais agressivos e difíceis de combater.
Os pesquisadores desenvolveram nanopartículas biomiméticas capazes de carregar o quimioterápico temozolomida e alcançar o cérebro após administração nasal.
Prof. Valtencir Zucolotto e a pesquisadora Drª Natália Noronha Ferreira Naddeo recebem o prêmio
O trabalho, intitulado Nose-to-Brain Delivery of Biomimetic Nanoparticles for Glioblastoma Targeted Therapy, foi publicado na revista científica ACS Applied Materials & Interfaces, da American Chemical Society, tendo sido destaque em recente publicação do IFSC/USP – https://www2.ifsc.usp.br/portal-ifsc/combate-ao-glioblastoma-cancer-cerebral-pesquisadores-do-ifsc-usp-da-usp-sao-carlos-usam-nanotecnologia-para-administrar-medicamentos-por-via-nasal/ .
Clique AQUI para conferir como foi a entrega do Prêmio.
Rui Sintra – Assessoria de Comunicação – IFSC/USP
“O Centro de Pesquisa em Engenharia Molecular para Materiais Avançados (CEMol), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) apoiado pela FAPESP e com sede no CNPEM, abre processo seletivo para uma Bolsa de Pós-Doutorado da FAPESP, com atuação no Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP), sob orientação do pesquisador Valtencir Zucolotto.
Projeto: Engineering biological membranes from tumor cells and lymphocytes intended for glioblastoma treatment by immunomodulation.
Área: Saúde
A pesquisa será desenvolvida no âmbito do CEMol e tem como foco o desenvolvimento de nanosistemas biomiméticos baseados em membranas celulares para aplicação no tratamento de glioblastoma, explorando estratégias de imunomodulação para melhorar o direcionamento terapêutico e a eficácia antitumoral.
O(A) bolsista realizará atividades de cultivo e processamento de células tumorais e linfócitos T, desenvolvimento e otimização de nanossistemas biomiméticos para incorporação de fármacos, além de caracterização físico-química e morfológica por técnicas como DLS, NTA, AFM, TEM, MEV e Raman.
Também conduzirá ensaios in vitro para avaliar o potencial imunomodulador e a atividade antitumoral dos sistemas desenvolvidos.
Requisitos para candidatura
*Doutorado Biotecnologia, Ciências, Química e áreas afins;
*Experiência em síntese de nanomateriais, cultivo celular, cultura 3D, caracterização de nanomateriais via técnicas espectroscópicas, desenvolvimento de sistemas biomiméticos;
*Conhecimentos em química, biologia celular e molecular, e imunologia.
Instruções para inscrição
Os(As) candidatos(as) interessados(as) deverão encaminhar e-mail para gnano@ifsc.usp.br até 30/8/2026 com o assunto “Bolsa PD Healthcare – [Nome e Sobrenome]”, contendo:
*Currículo (CV), com links para o Currículo Lattes e demais perfis acadêmicos.
O valor da bolsa é de R$ 12.570,00 mensais, além de Reserva Técnica correspondente a 10% do valor anual da bolsa, destinada a despesas relacionadas ao projeto.”
Assessoria de Comunicação – IFSC/USP
Uma tecnologia desenvolvida por pesquisadores do Brasil e dos Estados Unidos pode representar um importante avanço no combate ao câncer de pele.
O estudo demonstra que microagulhas biodegradáveis, além de transportarem medicamentos diretamente para o interior da pele, também conseguem distribuir de forma mais eficiente a luz utilizada na terapia fotodinâmica, aumentando o potencial de destruição das células tumorais.
A pesquisa foi publicada na revista científica Journal of Biomedical Optics, tendo sido destaque no portal da SPIE – uma importante sociedade internacional focada em óptica e fotônica – https://spie.org/news/microneedles-may-help-light-reach-hard-to-treat-skin-cancers –, abrindo caminho para tratamentos mais eficazes, menos invasivos e de aplicação relativamente simples.
Contextualizando
O câncer de pele é o tipo de tumor mais frequente em diversos países e, embora muitos casos possam ser tratados com cirurgia, nem todos os pacientes são candidatos ao procedimento. Lesões extensas, tumores localizados em áreas delicadas do corpo ou pacientes com limitações clínicas frequentemente necessitam de alternativas terapêuticas. Entre elas está a terapia fotodinâmica, considerada um tratamento seletivo porque destrói preferencialmente as células doentes, preservando os tecidos saudáveis ao redor.
Entretanto, essa técnica enfrenta uma limitação importante: a luz utilizada para ativar o medicamento não consegue penetrar profundamente na pele. Quanto mais espesso for o tecido ou mais profundo estiver o tumor, menor é a quantidade de luz que chega ao local, reduzindo a eficácia do tratamento. Esse obstáculo limita o uso da terapia em determinados tipos de lesões cutâneas.
Foi justamente para solucionar esse problema que os pesquisadores desenvolveram um sistema baseado em microagulhas dissolvíveis. Fabricadas com um material biocompatível e biodegradável, elas atravessam apenas as camadas superficiais da pele sem causar dor significativa. Após a aplicação, dissolvem-se naturalmente, dispensando a necessidade de remoção.
Inovação
A inovação está no fato de que essas microagulhas exercem duas funções simultaneamente. A primeira já era conhecida: criar pequenos canais que permitem que o medicamento alcance regiões mais profundas da pele de maneira muito mais eficiente do que quando aplicado apenas sobre a superfície.
Na terapia fotodinâmica, um fármaco fotossensível acumula-se nas células cancerígenas e é então ativado pela luz, produzindo moléculas que destroem as células. Microagulhas podem auxiliar na administração do fármaco e na distribuição da luz de forma mais eficaz no câncer de pele não melanoma. (Crédito: M. Requena et al., doi: 10.1117/1.JBO.31.5.058001 – criado com BioRender)
A segunda função, descoberta durante a pesquisa, surpreendeu os próprios cientistas. Devido ao seu formato piramidal e às propriedades ópticas do material utilizado, as microagulhas funcionam como minúsculos condutores de luz. Em vez de permitir que a iluminação percorra apenas um caminho reto, elas espalham os feixes luminosos em diversas direções dentro do tecido, fazendo com que uma área muito maior seja iluminada.
Na prática, isso significa que o medicamento ativado pela luz pode agir de forma mais uniforme sobre todo o tumor. Em tratamentos convencionais, a maior intensidade luminosa costuma concentrar-se na superfície da pele, enquanto as regiões mais profundas recebem pouca energia. Como consequência, algumas células cancerígenas podem sobreviver ao tratamento.
Com a utilização das microagulhas, a distribuição luminosa torna-se mais homogênea, aumentando as chances de que toda a extensão da lesão receba energia suficiente para ativar o medicamento e eliminar as células malignas. Segundo os autores do estudo, trata-se de um efeito complementar extremamente importante, já que o dispositivo reúne, em um único sistema, a entrega localizada do fármaco e a otimização da iluminação terapêutica.
Os pesquisadores realizaram uma série de análises laboratoriais para verificar como a luz se comportava ao atravessar as microagulhas. 
Os resultados mostraram que a geometria do dispositivo provoca múltiplas reflexões internas da luz, permitindo que ela seja distribuída lateralmente e alcance regiões que normalmente permaneceriam pouco iluminadas. Isso representa uma vantagem significativa para terapias que dependem da ativação luminosa dos medicamentos.
Outro aspecto destacado pelo estudo é a simplicidade do sistema.
Microagulhas que se dissolvem
Como as microagulhas são produzidas com polímeros biodegradáveis e se dissolvem após a aplicação, elas dispensam procedimentos complexos para remoção. Além disso, o dispositivo poderá ser produzido em larga escala com custo relativamente baixo, favorecendo sua utilização em clínicas ambulatoriais e até em regiões com infraestrutura limitada.
Os autores também destacam que a plataforma poderá ir além do tratamento do câncer de pele. A combinação entre administração localizada de medicamentos e distribuição eficiente de luz pode ser adaptada para outras doenças dermatológicas que utilizam terapias baseadas em luz, além de abrir novas possibilidades para tratamentos que exijam maior precisão na entrega de medicamentos.
Apesar dos resultados promissores, os pesquisadores fazem uma ressalva importante: a tecnologia ainda está em fase experimental.
Os testes apresentados demonstram o comportamento óptico e funcional das microagulhas em ambiente de laboratório, mas ainda serão necessários estudos pré-clínicos e ensaios clínicos para confirmar sua segurança, eficácia e desempenho em pacientes. Somente após essas etapas será possível avaliar sua incorporação à prática médica.
Expectativas para o futuro
Caso os estudos futuros confirmem o potencial observado nesta pesquisa, as microagulhas biodegradáveis poderão representar uma nova geração de dispositivos médicos capazes de unir duas funções fundamentais — a aplicação precisa de medicamentos e a distribuição inteligente da luz — em um único equipamento.
Pesquisadora Drª Michelle Requena
A expectativa é que essa abordagem aumente a eficácia da terapia fotodinâmica, reduza a necessidade de procedimentos mais invasivos e amplie o acesso a tratamentos modernos para pacientes com câncer de pele e outras doenças dermatológicas.
Para a primeira autora da pesquisa publicada no Journal of Biomedical Optics, Drª Michelle Requena, que concluiu seu mestrado, doutorado e pós-doutorado no Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) e que atualmente realiza um novo pós-doutorado no Departamento de Engenharia Biomédica da Texas AM University (EUA) “É muito gratificante ver esse trabalho ganhar visibilidade, especialmente por representar a evolução de uma linha de pesquisa iniciada em 2017 durante o meu doutorado”, acrescentando que, desde então, a equipe tem buscado desenvolver estratégias para superar duas das principais limitações da terapia fotodinâmica (TFD) no tratamento do câncer de pele, e que são a distribuição do fotossensibilizador e a penetração da luz no tecido.
“Após termos demonstrado que microagulhas dissolvíveis carregadas com ácido aminolevulínico melhoram a entrega do fotossensibilizador no tumor, este estudo explora uma segunda função dessas estruturas: promover uma distribuição mais homogênea da luz no tecido. Assim, as microagulhas passam a atuar não apenas como sistema de liberação do fármaco, mas também como moduladoras da propagação da luz, reunindo, em uma única plataforma, dois componentes essenciais à TFD”, conclui a pesquisadora.
Embora ainda sejam necessários estudos pré-clínicos para validar essa abordagem em condições fisiológicas, os resultados da pesquisa representam um avanço importante no desenvolvimento de terapias mais eficazes para tumores cutâneos espessos e de difícil tratamento, com potencial para ampliar as aplicações da TFD e, futuramente, beneficiar um número maior de pacientes com câncer de pele.
Confira AQUI o artigo científico original relativo a esta pesquisa.
Rui Sintra – Assessoria de Comunicação – IFSC/USP
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