Rumo à convergência de tecnologias: de sensores e biossensores à visualização de informação e aprendizado de máquina para análise de dados em diagnóstico clínico

• Processo: 18/22214-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de março de 2020 - 28 de fevereiro de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Osvaldo Novais de Oliveira Junior
• Beneficiário: Osvaldo Novais de Oliveira Junior
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Carlos José Leopoldo Constantino ; Daniel Souza Corrêa ; Debora Goncalves ; Frank Nelson Crespilho ; Luiz Henrique Capparelli Mattoso ; Maria Cristina Ferreira de Oliveira ; Odemir Martinez Bruno
• Pesquisadores associados: Daniel Souza Corrêa ; Debora Terezia Balogh ; Frank Nelson Crespilho ; Giovana Rampazzo Teixeira ; Lucas Correia Ribas ; Luciano Caseli ; Matias Eliseo Melendez ; Pedro Henrique Benites Aoki ; Priscila Alessio Constantino ; Vinicius de Lima Vazquez ; Wallance Moreira Pazin
• Auxílios(s) vinculado(s): 22/14229-9 - Projeto e Desenvolvimento de Metassuperfícies Flexíveis para Aplicações em Biossensoriamento e Telecomunicações, AV.BR; 21/11017-8 - Nanotecnologia aplicada a polímeros, PUB.LVR.BR; 20/12404-2 - EMU concedido no processo 2018/22214-6, STM-in situ com Eletroquímica, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/02768-2 - Inversores Complementares Impressos a Base de Transistores Eletroquímicos Orgânicos, BP.DR; 22/03668-1 - Análise do Comportamento Dinâmico de Sistemas Complexos e Redes Neurais Artificiais em Visão Computacional e Inteligência Artificial, BP.DR; 22/02703-8 - Nanomateriais 1d e 2d funcionalizados aplicados em sensores químicos visando à detecção de poluentes emergentes., BP.PD; + mais bolsas vinculadas 22/03758-0 - Dispositivo eletroquímico duplo e integrado para detecção multiplexada de biomarcadores, BP.PD; 22/09686-1 - Nanomateriais híbridos aplicados em plataformas sensoriais portáteis., BP.PD; 20/15095-0 - Biossensores contendo filmes poliméricos com incorporação controlada de nanopartículas metálicas para aplicações em saúde, BP.PD; 22/06218-7 - Extração de Informações Biológicas de redes a partir de medidas topológicas, BP.MS; 21/15084-1 - Interação de acetogeninas naturais com atividade biológica em modelos de membrana na interface ar-água, BP.DD; 21/13260-7 - Nanofibras inteligentes funcionalizadas com pigmentos naturais: uma nova abordagem para o monitoramento da qualidade de alimentos, BP.PD; 21/14992-1 - Obtenção de membranas nanocompósitas de PCL/PMMA/zeólita para aplicação como sensor químico para detecção de resíduos de polifenóis da indústria cafeeira, BP.PD; 22/04241-1 - Filmes de Langmuir-Blodgett da enzima lacase para detecção de derivados fenólicos, BP.DR; 22/04020-5 - Otimização da detecção do fungicida carbendazim via espalhamento SERS: desempenho de equipamentos de bancada x portátil & substratos líquido x sólido, BP.MS; 22/01935-2 - Padrões e pseudo-aleatoriedade em mapas iterativos em regime caótico, BP.MS; 20/16166-9 - Desenvolvimento da biotecnologia aplicada ao carcinoma prostático com a utilização de nanopartículas carreadoras do quimioterápico docetaxel associado a treinamento físico aeróbio, BP.DR; 21/14500-1 - Em direção a convergência das terapias fotodinâmica (TFD) e fototérmica (TFT) em cultivo in vitro de células derivadas de melanoma, BP.DR; 21/14020-0 - Fotossensibilização de sistemas modelos de carcinoma colorretal mediada pelo xantênico Rosa de Bengala, BP.MS; 21/11058-6 - Modelo de aprendizado ativo com redes neurais para aplicações de rotulagem custosa, BP.IC; 22/00935-9 - Mecanismos moleculares de interação do flavonoide quercetina em sistemas modelos de membrana celular extraídas de células cancerosas A549 e HEp-2, BP.IC; 21/11344-9 - Avaliação da citotoxicidade de agrotóxicos empregados em lavouras de cana-de-açúcar no cultivo in vitro de células derivadas de hepatocarcinoma humano (HepG2), BP.IC; 20/15185-0 - Nanopartículas lipídicas para encapsulação e carreamento de produtos naturais: métodos de preparo, comparação e otimização, BP.PD; 21/07289-2 - Aprendizado de representações usando redes neurais artificiais e redes complexas com aplicações em sensores e biossensores, BP.PD; 20/11803-0 - Biossensores para dupla detecção de SARS-CoV-2 combinando SERS e impedância eletroquímica, BP.PD; 21/05460-6 - Detecção de contaminantes emergentes em meio aquoso via espalhamento Raman amplificado em superfície (SERS), BP.MS; 21/12050-9 - Foto-oxidação de filmes de Langmuir como sistemas miméticos de membrana pulmonar humana mediada pela ftalocianina de alumínio-cloro, BP.IC; 21/10911-7 - Bioconjugados nanoestruturados aplicados em imunoensaios de Dengue e COVID-19, BP.IC; 21/01161-4 - Detecção de pesticidas organofosforados usando, simultaneamente, transistores de efeito de campo com eletrólito no gate (EGFETs) e SERS, BP.PD; 20/15571-7 - Encapsulamento de complexos de rutênio com atividade antitumoral em derivados de calixareno: estudo de carreamento de fármacos e modelos de membrana celular, BP.PD; 21/05665-7 - Desenvolvimento de superfícies de Van der Waals para aplicação em biodispositivos, BP.PD; 21/02746-6 - Espalhamento Raman Amplificado em Superfície (SERS): detecção de agrotóxicos e mecanismos de adsorção, BP.IC; 20/15098-0 - Bioeletrossíntese de compostos com valor agregado a partir do nitrogênio e dióxido de carbono atmosféricos, BP.DR; 20/15854-9 - Modulando reações fotoquímicas em monocamadas lipídicas de Escherichia coli com mecanismos de inserção dos fotossensibilizadores eosina decil éster e azul de toluidina-O, BP.MS; 20/10048-4 - Desenvolvimento de sensores vestíveis baseados em nanomateriais visando à detecção de doenças fúngicas em plantas, BP.DR; 20/04796-8 - Estudos in situ e operando de metaloenzimas para conversão de energia e bioeletrossíntese de combustíveis, BP.PD; 19/22799-7 - Explorando o potencial de nanopartículas de biopolímeros com extratos de frutas para controle de patógenos alimentares, BP.PD; 20/12129-1 - Imunoensaio para diagnóstico da COVID-19 usando espectroscopia de espalhamento Raman amplificado em superfície (SERS), BP.PD; 20/16269-2 - Desenvolvimento de sensores baseados em substrato flexível para detecção de pesticidas via SERS, BP.PD; 20/14946-7 - Desenvolvimento de nanofibras híbridas eletrofiadas para aplicações em sensores visando detecção de contaminantes em amostras reais, BP.PD; 20/10724-0 - Dinâmica de biomoléculas em superfícies sólidas utilizando espectromicroscopia, BP.IC; 20/06577-1 - Desenvolvimento de sistemas híbridos contendo microfibras de celulose e nanopartículas de ouro visando a remoção e a detecção (via sers) de contaminantes emergentes em meio aquoso, BP.PD; 20/10752-3 - Espalhamento Raman Amplificado em Superfície (SERS) aplicado à detecção de pesticida, BP.IC; 20/10946-2 - Vesículas unilamelares gigantes como modelos de membrana para análise de interação com pesticidas, BP.IC; 19/26375-7 - Estudo das propriedades termoeléctricas do polímero NDI-2Tz e sua aplicação em um microgerador termoelétrico, BP.PD; 20/02938-0 - Padrões coloridos baseados em cristais fotônicos bioinspirados para aplicações mecanocromáticas, BP.PD; 19/13514-9 - Sensores eletroquímicos com matriz contendo pontos quânticos ou nanofitas de grafeno para detecção de biomarcadores, BP.PD; 17/21791-7 - Desenvolvimento de biossensores eletroquímicos e colorimétricos para a detecção de micotoxinas, BP.PD; 18/18953-8 - Filmes nanoestruturados aplicados em biossensores microfluídicos para detecção de mastite bacteriana, BP.PD; 18/14692-5 - Terapia fototérmica mediada por nanopartículas de ouro: de sistemas modelos de biomembranas ao cultivo in vitro de células tumorais, BP.PD; 17/15019-0 - Combinação das técnicas de microscopia de fluorescência confocal e espalhamento micro-Raman amplificado em superfície (SERS): interação, detecção e quantificação de moléculas de interesse em sistemas biomiméticos., BP.PD; 18/07860-9 - Desenvolvimento de filamentos nanocompósitos poliméricos com propriedades anti-inflamatórias para impressão 3D como substituintes ósseos, BP.PD; 17/20973-4 - Nanofibras eletrofiadas coaxiais à base de quitosana para a liberação controlada de antibióticos e aplicações no tratamento de lesões periodontais, BP.PD; 17/18725-2 - Nanofibras híbridas com estruturas núcleo-casca e Janus obtidas por fiação por sopro em solução, BP.PD; 16/23793-4 - Desenvolvimento de sensores nanoestruturados visando a detecção de compostos voláteis indicadores da qualidade de alimentos, BP.PD; 16/01919-6 - Design e fabricação de dispositivos flexíveis nanoestruturados para detecção de biomarcadores, BP.PD; 14/23546-1 - Sensores sensíveis e seletivos fabricados com nanofios de óxido de Ni e Zn, BP.PD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Diagnóstico de câncer Diagnóstico precoce Visualização de informação Microfluídica Técnicas biossensoriais Nanofilmes Filmes finos Aprendizado computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cancer Diagnosis | Information Visualization | microfluidics | nanostructured films | Sensors and Biosensors | biossensores e filmes finos para diagnóstico

Resumo

Grandes desafios, como a fabricação de dispositivos sensores para diagnóstico precoce de câncer e detecção de contaminação de alimentos / água, só podem ser abordados com esforços conjuntos em pesquisas multidisciplinares. Problemas selecionados dentro dos desafios acima serão abordados neste projeto por uma equipe multiinstitucional de físicos, químicos, engenheiros, médicos e cientistas da computação, com dois tópicos unificadores: fabricação e caracterização de filmes nanoestruturados, particularmente aqueles de interesse biológico, e dados avançados. métodos de análise. Mais especificamente, vários tipos de filmes nanoestruturados serão empregados em sensoriamento e biosensing. Um dos principais objetivos em tais estudos é alcançar a compreensão em nível molecular dos mecanismos responsáveis pelas características sensoriais, incluindo efeitos de interface para projetar baterias orgânicas para fornecer energia em biossensores implantáveis. Este tipo de pesquisa básica é essencial para o design de novos materiais e ferramentas para diagnóstico e terapia. As aplicações pretendidas para os dispositivos também são diversas, concentrando-se principalmente no diagnóstico precoce do câncer, na detecção de contaminação de alimentos e água e no monitoramento do meio ambiente. Especial ênfase será colocada na fabricação de dispositivos de baixo custo, não apenas com novos materiais, mas também explorando metodologias como a microfluídica, em uma tentativa de produzir tecnologia que deve ser passível de transferência, por ex. para testes em um hospital de câncer. As enormes quantidades de dados gerados com sensores, biosensores e imagens serão processados com métodos estatísticos e computacionais, incluindo visualização de informação e aprendizado de máquina. Isso representará um passo em direção ao diagnóstico assistido por computador, através do qual dados de naturezas distintas são analisados dentro de uma estrutura comum. (AU)

Publicações científicas

(95)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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