Jaú recebeu, no último dia 19 de março, uma importante iniciativa de qualificação para professores do ensino médio da região. A formação foi conduzida pelos professores Antonio Carlos Hernandes e Herbert Alexandre João, do “Programa Vem Saber”, ligado ao Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP). O evento reuniu 43 educadores que lecionam disciplinas da […]
Um estudo desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Química de São Carlos (IQSC/USP), Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) e UNICAMP, sobre o aprimoramento de filmes otimizados, publicado na revista científica “Applied Energy Materials – ACS”, revelou um passo importante para o futuro da energia renovável e da eletrônica, abrindo caminho para inovações que […]
Jaú recebeu, no último dia 19 de março, uma importante iniciativa de qualificação para professores do ensino médio da região. A formação foi conduzida pelos professores Antonio Carlos Hernandes e Herbert Alexandre João, do “Programa Vem Saber”, ligado ao Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP). O evento reuniu 43 educadores que lecionam disciplinas da […]
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Michiel Rollier – Tim Van Wesemael – Prof. Odemir Bruno e Louis Böhn
Ao contrário do que normalmente tem acontecido nos últimos anos, em que alunos do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) – e da própria USP de São Carlos – ingressam em programas de pós-graduação no exterior -, constata-se agora a tendência para um movimento inverso, ou seja, além de docentes e pesquisadores, estudantes universitários oriundos principalmente da Europa procuram nosso Instituto para uma troca de experiências acadêmicas e científicas ao abrigo de convênios protocolados com a USP, procurando, inclusive, a conquista de uma dupla titulação.
O docente e pesquisador do IFSC/USP, Prof. Odemir Bruno, está credenciado como orientador na Universidade de Ghent (Bélgica) desde há alguns anos, tendo como foco os temas de Sistemas Complexos e Inteligência Artificial, uma parceria de longa duração que já rendeu muitos artigos científicos, projetos acadêmicos e o intercâmbio de vários alunos das duas universidades. Recentemente, o grupo do Prof. Odemir Bruno recebeu três alunos orientandos seus vindos da Europa – dois doutorandos da Universidade de Ghent e um outro (mestrando) da Universidade de Humboldt (Alemanha) – todos com o foco de conquistarem uma dupla titulação. Os doutorandos Michiel Rollier e Tim Van Wesemael vieram da Universidade de Ghent para passarem 06 meses no IFSC/USP, período que está prestes a expirar, enquanto Louis Böhn viajou da Alemanha até o nosso Instituto, patrocinado pelo governo de seu país, para aprofundar seus conhecimentos em ciências computacionais, com uma estada mais prolongada no sentido de concluir seu mestrado. Aprendizado de máquina e automatismo em celulares são as áreas de interesse de Michiel, enquanto Tim se dedica a estudar fenômenos relativos à fusão de informação dentro das redes.
Na véspera de seu regresso à Bélgica, Michiel e Tim fizeram uma espécie de balanço de sua estada no nosso Instituto. “Encontrei algumas coisas que são claramente diferentes da minha universidade de origem. Uma delas é a grande comunidade que existe aqui no IFSC/USP. Está tudo em um único campus e sempre tem algo acontecendo, o que provoca diálogos intensos e profícuos. É um campus muito bonito, com muitas plantas nativas e jardins bem cuidados, o que cria um ambiente agradável para caminhar, conversar e nos inspirar no trabalho. Isso, definitivamente me chamou a atenção. Além desses pormenores, andando por aqui é fácil conseguir ajuda. Nem sempre é fácil falar diretamente com as pessoas por causa da barreira do idioma, mas elas estão sempre dispostas a tentar ajudar e isso é algo muito positivo e me fez sentir bem-vindo”, sublinhou Michiel Rollier. No que diz respeito ao seu trabalho, Michiel pontuou que é uma continuação do que vem fazendo na Universidade de Ghent, sendo que a maior parte dessa pesquisa tem sido realizada em colaboração com o grupo de pesquisa do Prof. Odemir e também de forma remota com o grupo de sua universidade de origem.
Na véspera de regressar à Bélgica, Tim Van Wesemael afirmou que embora tenha trabalhado com disseminação de doenças na Universidade de Ghent, sua vinda para o IFSC/USP fez com que aplicasse seu conhecimento de uma forma muito diferente, por exemplo, classificando tipos de redes, como redes metabólicas de diferentes espécies de animais. Quanto ao campus da USP São Carlos, Tim confessa que só teve tempo para ver uma pequena parte dele. “É um campus muito bom. Dá para sentir que há muito investimento em pesquisa, muitas pessoas inteligentes por aqui. E o ambiente também é ótimo. Os prédios, as plantas… Enfim, é um ótimo lugar para estudar”, conclui o estudante.
Louis Böhn, da Universidade de Humboldt, na cidade de Berlim, Alemanha, conheceu a pós-graduação de nosso Instituto através da Internet e tornou-se mais um orientado do Prof. Odemir Bruno. Patrocinado pelo governo alemão, ele está no IFSC/USP para fazer seu mestrado após ter concluído o bacharelado em seu país de origem, justificando sua escolha da seguinte forma. “Teve vários motivos para essa escolha. Primeiro, queria fazer meu mestrado fora de meu país para ganhar experiência internacional, especialmente na área de ciências computacionais. É importante ter conhecimento internacional e entender como funcionam os sistemas em diferentes países. Além disso, escolhi o Brasil por interesse na cultura e no próprio país. No fim, escolhi a USP porque durante minha pesquisa vi que ela sempre era classificada como a melhor universidade do Brasil. Então, decidi vir para cá”, sublinha o jovem estudante, pontuando que ao deixar sua família e amigos para trás se tratou de um processo tranquilo para ele, já que sempre foi assim, propenso a mudar de um lado para outro em busca de conhecimento, de aprimoramento de suas pesquisas.
Rui Sintra – Assessoria de Comunicação – IFSC/USP
Visita a um dos laboratórios no Campus USP de São Carlos
O Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) recebeu no passado dia 20 de março a visita de quatro dirigentes do centro nacional de pesquisas da França – Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) -, cujo foco foi consolidar as bases para a criação e instalação de um centro internacional de pesquisas do CNRS/USP na Área-2 do campus USP de São Carlos e que será essencialmente dedicado às áreas de Física e Engenharia.
A delegação do CNRS foi constituída pelo seu diretor, Dr. Thierry Dauxois; diretor científico, Dr. Bertrand Georgeot; diretor científico para as áreas de física da matéria condensada, nanociência e propriedades eletrônicas, Dr. Frédéric Petroff; e a diretora científica para as áreas de átomos, moléculas, plasma, óptica e laser, Drª Saïda Guellati-Khelifa.
Dr. Liviu Nicu, Diretor Internacional do CNRS para a América Latina
Esta visita, idealizada e organizada pelo docente do IFSC/USP e coordenador do Centro de Inovação da USP, no campus de São Carlos, Prof. Tito José Bonagamba e coordenada pelo Dr. Liviu Nicu, Diretor Internacional do CNRS para a América Latina, com escritório sediado na USP São Paulo, iniciou-se com as apresentações do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP), a cargo do diretor da Unidade, Prof. Osvaldo Novais de Oliveira Junior, e da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/USP), a cargo do diretor, Prof. Fernando Martini Catalano, tendo-se seguido a apresentação do CNR pelo seu diretor, Thierry Dauxois. Após o período do almoço, os convidados visitaram diversos laboratórios do IFSC/USP e EESC/USP.
Para o Dr. Liviu Nicu, esta visita demonstrou a grande capacidade que o campus da USP de São Carlos possui em termos de ciência nas áreas de Física e Engenharia, o que consolida a criação de um centro internacional de pesquisa CNRS/USP, uma ideia que, segundo Nicu, surgiu há cerca de um ano. “O que é muito importante para nós, do CNRS, é que esta ideia tem como ponto fundamental o fato de já existirem muitas colaborações científicas entre a França e os Institutos de Física e Engenharia do campus USP de São Carlos, o que materializa a ideia e o projeto da criação desse centro nessas duas áreas do conhecimento e que, tudo indica, possa estar concluído no espaço de um ou dois anos. A França deseja muito esta ciência compartilhada, sem fronteiras, reunindo os nossos melhores parceiros científicos, como é o caso da USP”, pontuou Liviu Nicu.
Prof. Tito José Bonagamba
Ao sublinhar que o Diretor Internacional do CNRS para a América Latina, Dr. Livu Nicu, teve um papel importante nesta visita, com um olhar abrangente para as potencialidades que o campus USP de São Carlos tem para albergar o centro internacional de pesquisa do CNRS, o Prof. Tito José Bonagamba considera que este foi um passo fundamental para consolidar a ideia, além de abrir as portas para que se crie uma integração em duas instituições que historicamente contribuem para a inovação – o IFSC/USP e a EESC/USP. “O trabalho desenvolvido por essas duas Unidades da USP tem contribuído de uma forma exemplar para a inovação dedicada à sociedade, para o desenvolvimento socioeconômico e a inclusão, numa perspectiva ambientalmente correta. A criação desse centro internacional constituirá um enorme passo para a internacionalização do campus USP de São Carlos, lembrando que nesse espaço já temos um centro de inovação da USP e que tem assumido um papel relevante para trazer essa nova infraestrutura, aumentando a cultura de empreendedorismo e da inovação”.
O CNRS é uma instituição pública francesa fundada em outubro de 1939, subordinada ao Ministério da Educação Superior e Pesquisa. Esta instituição comporta dez divisões científicas, a saber: Matemática, Informática, Engenharia, Química, Física, Terra e Espaço, Ecologia e Ambiente, Biologia, Humanidades e Ciências Sociais, Núcleos e Partículas.
(Fotos: Maria Zilda / Adão Geraldo)
Rui Sintra – Assessoria de Comunicação – IFSC/USP
Um novo avanço tecnológico, promissor, acaba de ser desenvolvido por pesquisadores do IFSC/USP e da Universitat Rovira i Virgili, na Espanha. Trata-se de um sensor flexível, inovador, capaz de detectar poluentes atmosféricos, especialmente o dióxido de nitrogênio (NO2), um dos principais responsáveis pela poluição urbana. A tecnologia, que combina materiais de ultima geração, permite um monitoramento preciso e contínuo da qualidade do ar.
Principais benefícios
Dentre os principais benefícios apresentados por este novo sensor, podem-se destacar a sua alta sensibilidade, sendo capaz de detectar NO2 abaixo do limite de segurança imposto pela OMS (1 ppm), sua eficiência energética e baixo custo. Além disso, o sensor é fabricado em substrato de PET e com materiais que não apresentam toxidade, podendo ser reciclado. O novo sensor apresenta-se portátil e bastante versátil, podendo ser incorporado em roupas e acessórios para monitoramento em tempo real da qualidade do ar, ajudando a prevenir a exposição a gases tóxicos em áreas urbanas e industriais que liberam grande concentração de poluentes tóxicos.
O docente e pesquisador do IFSC/USP, Prof. Dr. Valmor Roberto Mastelaro é um dos autores do artigo científico publicado na revista científica “Materials Science in Semiconductor Processing”, que dá a conhecer esta inovação, e sobre a pesquisa que foi feita para o desenvolvimento deste novo sensor ele comenta: “Este trabalho faz parte da pesquisa de doutorado da aluna Amanda Akemy Komorizono e foi realizado em colaboração com o Prof. Eduard Llobet, da Universitat Rovira i Virgili, da Espanha, cujo destaque vai para o desenvolvimento de um sensor flexível de baixo custo capaz de detectar concentrações de NO2 abaixo do limite recomendado pela OMS”, pontua o pesquisador.
No que concerne às dificuldades encontradas para concluir esta pesquisa, a pesquisadora Drª Amanda Akemy Komorizono ressalta que “a principal dificuldade 
foi conseguir uma composição de rGO/ZnO que operasse a temperatura ambiente e ao mesmo tempo tivesse uma boa sensibilidade. O rGO é conhecimento por operar a baixas temperaturas, no entanto apresenta uma baixa resposta. Já os semicondutores de óxidos metálicos, como o ZnO, exibem excelente resposta, mas operando em temperada elevada (> 200 °C). Neste trabalho, estudamos composições que obtivessem os melhores resultados através da formação do compósito de rGO/ZnO. Além disso, por se tratar de um sensor flexível, também tivemos que tomar cuidado na escolha dos materiais para fabricar os eletrodos e na aderência do rGO/ZnO a esse eletrodo, para que o sensor não fosse danificado quando estivesse flexionado. A importância deste trabalho é o desenvolvimento de um sensor de gás de baixo custo, operando sem a necessidade de um aquecedor e que possa ser acoplado em roupas e acessórios para o monitoramento, em tempo real, do ar atmosférico”, conclui a pesquisadora.
Além do Prof. Valmor Mastelaro e da pesquisadora Amanda Akemy Komorizono, assinam este artigo científico os pesquisadores, Ramon Resende Leite, Silvia De la Flor e Eduard Llobet.
Este projeto contou com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e colaboração internacional.
Para conferir o artigo científico, clique AQUI.
Rui Sintra – Assessoria de Comunicação – IFSC/USP
Pesquisador Dr. Pedro Ramon Almeida Oiticica
IFSC/USP avança na detecção do SARS-CoV-2
Pesquisadores do IFSC/USP, em colaboração com a Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) e a Embrapa Instrumentação, desenvolveram uma plataforma inovadora para diagnóstico, que combina aprendizado de máquina e microscopia óptica para detectar o SARS-CoV-2 em concentrações extremamente baixas. O estudo, publicado na revista científica “ACS Sensors”, apresenta uma nova técnica de imunossensoriamento que supera os métodos convencionais em sensibilidade e especificidade, abrindo caminho para um diagnóstico mais acessível e rápido.
A pesquisa, liderada pelo docente e pesquisador do IFSC/USP, Prof. Dr. Osvaldo Novais de Oliveira Jr. e sua equipe, demonstra que essa nova plataforma para diagnóstico pode identificar a presença do SARS-CoV-2 em concentrações tão baixas quanto 1 unidade formadora de placa por mililitro (PFU/mL). Essa capacidade de detecção é mil vezes mais sensível do que os sensores baseados em ressonância de plásmons localizada (LSPR) convencionais, usando a mesma tecnologia de imunossensoriamento.
Revolucionando a detecção de vírus com imagens impulsionadas por IA
Os biossensores tradicionais dependem de técnicas de medidas, que requerem equipamentos nem sempre à disposição em ambientes clínicos ou em prontos atendimentos primários. Ao aproveitar a microscopia óptica e a IA, a nova abordagem oferece uma alternativa de baixo custo com muito mais sensibilidade.
A plataforma utiliza uma rede neural convolucional (CNN – “Convolutional Neural Networks”) conhecida como MobileNetV3_Small, juntamente com um classificador baseado no algorítmo Máquinas de Vetores de Suporte (SVM – “Support Vector Machines”), atingindo uma precisão de 91,6% e uma especificidade de 96,9% na distinção de amostras negativas. Além disso, na classificação binária, onde apenas resultados positivos e negativos foram considerados, o modelo alcançou uma impressionante precisão de 96,5%, destacando sua robustez como ferramenta diagnóstica.
Como a Tecnologia Funciona
O imunossensor é baseado em substratos de vidro com nano-ilhas de ouro (AuNI) funcionalizados com anticorpos e que visam a proteína Spike S1 do SARS-CoV-2. Quando expostos a amostras contendo o vírus, esses sensores sofrem mudanças texturais sutis, observáveis por microscopia óptica. Algoritmos de IA analisam então as imagens, detectando padrões indicativos da presença viral com precisão extraordinária.
Uma descoberta fundamental do estudo é que a textura da imagem – em vez da cor – desempenha um papel essencial na detecção do vírus. Isso sugere que o método pode ser aplicado a outras plataformas de biossensores baseadas em mecanismos de detecção por adsorção.
Implicações para diagnósticos futuros
A capacidade de detectar concentrações ultrabaixas de SARS-CoV-2 abre possibilidades para a triagem de infecções em estágio inicial e monitoramento em tempo real em ambientes clínicos e comunitários. Comparado a testes de antígeno tradicionais que possuem limites de detecção mais altos, esta nova técnica alcança uma sensibilidade comparável ao RT-PCR, o padrão ouro para diagnósticos virais.
Além disso, os pesquisadores enfatizam que a abordagem pode ser adaptada para a detecção de outros patógenos virais e biomarcadores, tornando-se uma ferramenta versátil para futuras aplicações em biossensores. Estudos em andamento exploram sua implementação com microscópios de menor ampliação e até câmeras de smartphones, o que poderá aumentar ainda mais sua acessibilidade.
Expansão da tecnologia além da COVID-19
A integração do aprendizado de máquina com a microscopia óptica oferece um caminho promissor para o desenvolvimento de dispositivos diagnósticos portáteis e de baixo custo. A equipe de pesquisa demonstrou que a plataforma pode ser implantada com recursos computacionais mínimos, tornando-a viável para uso em ambientes com recursos limitados. O modelo MobileNetV3_Small, por exemplo, processa imagens em apenas 0,18 segundos, permitindo detecção em tempo real.
Além disso, a capacidade da plataforma de diferenciar entre diferentes concentrações de partículas virais pode ser crucial para a detecção precoce, mesmo em indivíduos assintomáticos. Essa funcionalidade é essencial para o controle de doenças infecciosas e para mitigar surtos antes que eles se tornem pandêmicos.
Os pesquisadores também destacam a possibilidade de adaptação da metodologia para detectar outros patógenos, como influenza, vírus sincicial respiratório (RSV) e novas ameaças virais emergentes. Modificando a funcionalização dos substratos plasmônicos, o imunossensor pode ser ajustado para detectar biomarcadores específicos associados a diversas doenças.
Perspectivas futuras
Embora o estudo atual tenha se concentrado em microscopia óptica de alta ampliação (400X), pesquisas em andamento buscam explorar técnicas de imagem de menor ampliação, incluindo o uso de câmeras de smartphones para aplicações nos pontos de atendimento. Esse desenvolvimento pode ampliar ainda mais a acessibilidade e a relação custo-benefício, expandindo o alcance dos diagnósticos avançados além dos laboratórios especializados.
A equipe de pesquisa também está investigando arquiteturas de aprendizado profundo que possam otimizar ainda mais o desempenho da classificação. Além disso, estão sendo feitos esforços para integrar abordagens de aprendizado de máquina, combinando múltiplas técnicas de extração de características para aprimorar a robustez da detecção viral.
O pesquisador do IFSC/USP, Dr. Pedro Ramon Almeida Oiticica, primeiro autor do artigo científico, comenta esta pesquisa da seguinte forma: “Este novo estudo representa um passo significativo na democratização dos diagnósticos avançados por meio da integração de IA e microscopia e o nosso trabalho só foi possível graças ao apoio das agências de fomento à pesquisa: FAPESP, CAPES e CNPq. Acreditamos que políticas sólidas de apoio à ciência e tecnologia são fundamentais para que nosso país se desenvolva mais rapidamente, gerando um grande retorno para a sociedade. Temos muita satisfação em aproveitar esses recursos para desenvolver pesquisas que contribuam para a sociedade, promovendo o bem-estar e o fortalecimento científico do país. Continuaremos trabalhando para desenvolver soluções inovadoras e acessíveis na área de sensores, aplicadas em diversas frentes da biotecnologia e do diagnóstico”, finaliza o pesquisador
Além de Pedro R. A. Oiticica, este estudo pioneiro foi conduzido por uma equipe multidisciplinar composta por: Monara Angelim, Juliana Soares, Andrey Soares, José Proença-Módena, Odemir Bruno e Osvaldo Novais de Oliveira Jr.
Acesse AQUI o artigo científico.
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