Chamada Pública nº 1

Pesquisadores selecionados

Ciência da computação

Aprendizagem de máquina quântica: modelos e algoritmos de aprendizado.

A aprendizagem de máquina é uma área da ciência da computação cujos algoritmos possuem a capacidade de ‘aprender’ a partir de dados. Combinada com o grande volume de informações armazenadas diariamente, ela permitiu o desenvolvimento de aplicações nas mais diversas áreas do conhecimento, como o diagnóstico de doenças e o reconhecimento de voz, entre outros. Muito se fala sobre o potencial da aprendizagem de máquina. O foco deste projeto, porém, está nas limitações da área e nos problemas que um computador não pode resolver. Por meio de um novo modelo de computação (a computação quântica), investigaremos como criar algoritmos mais eficientes, com melhor capacidade de aprendizado e que permitam a resolução de problemas hoje considerados intratáveis.

Universidade Federal Rural de Pernambuco
Recife/PE
Recursos alocados: R$ 98.200,00
Área(s): Ciência da Computação
Currículo Lattes

Eficiência energética para software loT em larga escala.

O uso efetivo do modo em espera será fundamental na eficiência energética dos 50 bilhões de dispositivos da Internet das Coisas esperados até o ano 2020. O objetivo da pesquisa é projetar uma linguagem de programação capaz de detectar dispositivos eletrônicos ociosos e então colocá-los em modo de espera (“standby”) automaticamente. Estimamos que a economia de energia gerada fique em torno de 30% a 50%.

Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 70.000,00
Área(s): Ciência da Computação
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A computação quântica pode quebrar “a maldição de Bellman”?

Problemas de otimização dinâmica estocástica com mais do que um número absolutamente trivial de variáveis são, em geral, computacionalmente intratáveis: esta é a “maldição de Bellman”. No entanto, métodos de aproximação permitem encontrar soluções de boa qualidade para problemas específicos. O objetivo deste projeto é explorar esses métodos. Além de desenvolver novos algoritmos baseados em conceitos como aprendizagem por reforço e métodos de multirresolução, serão explorados paradigmas computacionais alternativos, como computação concorrente e computação quântica.

Universidade Federal de Viçosa
Viçosa/MG
Recursos alocados: R$ 95.000,00
Área(s): Ciência da Computação
Currículo Lattes

Memórias inteligentes eficientes para computação intensiva de dados.

Tradicionalmente os processadores podem armazenar um volume de dados pequeno, embora sejam capazes de efetuar vasta gama de operações lógicas e aritméticas. Já as memórias são capazes de armazenar grandes volumes de dados, mas não podem efetuar operações com os mesmos. Assim, grandes volumes de dados devem ser movidos da memória para o processador, e para algumas aplicações esse trânsito representa desperdício de energia e tempo. Nossa pesquisa tem como objetivo desenvolver memórias inteligentes, capazes não apenas de armazenar dados, mas também de efetuar operações lógicas e aritméticas, de modo a melhorar o desempenho da computação e também reduzir o consumo de energia.

Universidade Federal do Paraná
Curitiba/PR
Recursos alocados: R$ 98.700,00
Área(s): Ciência da Computação
Currículo Lattes

Ciências da terra

Quantificação dos potenciais impactos ambientais associados ao magmatismo da Província Magmática Paraná-Etendeka.

O Brasil abriga uma das mais expressivas ocorrências de basaltos intracontinentais do planeta, a Província Magmática Paraná-Etendeka (PMP), formada durante a abertura do oceano Atlântico. Províncias semelhantes em composição e volume promoveram grandes eventos de extinção em massa devido à exalação de gases tóxicos pelos vulcões, mas isso não parece ter ocorrido durante a formação da PMP. Decifrar as mudanças climáticas associadas ao magmatismo da PMP e seus potenciais efeitos sobre a vida é o que busca o presente projeto. Para tanto, será preciso determinar a composição e o volume dos gases expelidos pelos vulcões da PMP, bem como as taxas de extrusão dos magmas formadores da Província.

Universidade de São Paulo
São Paulo/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Terra
Currículo Lattes

Superposição orogênica, nucleamento de zonas de cisalhamento e tectônica de escape no NE do Brasil.

Quando ocorrem múltiplas colisões continentais, se elas não são contemporâneas, pode haver a superposição da deformação; se simultâneas, a interação das tensões. A evolução geodinâmica do NE do Brasil de 615 a 580 milhões de anos atrás resultou de dois eventos colisionais, cujas tensões, combinadas, originaram uma ampla rede de zonas de cisalhamento, forçando uma extrusão de massa para nordeste. O projeto visa desenvolver modelos desta superposição orogênica e entender o papel das zonas de cisalhamento na absorção das tensões derivadas das colisões. Além da abordagem multi-escala 3D, a variável “tempo” será adicionada para gerar uma perspectiva 4D do sistema, combinando propriedades físico-químicas (pressão e temperatura) para modelagem tectônica analógica e numérica. O objetivo é fazer do NE do Brasil um laboratório natural para investigar processos de extrusão tectônica, a exemplo dos Himalaias, onde se estudam as colisões continentais.

Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Terra
Currículo Lattes

Ambiente marciano testado a partir de ambientes terrestres análogos e simulações experimentais.

Como se pode usar o conhecimento da vida na Terra para desenvolver uma ciência sobre a habitabilidade de Marte? Uma chave pode estar nos organismos extremófilos que vivem em ambientes análogos a Marte, como a região ferrífera de Minas Gerais, os desertos áridos do Atacama e a gelidez da Antártica. Da exploração desses ambientes resultará uma coleta de microrganismos com os quais se poderão simular eventuais respostas às condições marcianas, bem como testar diferentes formas de detectá-los nessas condições.

Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais/LNLS
Campinas/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Terra e Ciências da Vida
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Origem dinâmica dos impulsos da variação secular geomagnética no núcleo terrestre.

Os impulsos da variação secular geomagnética são as mudanças mais rápidas que ocorrem no núcleo terrestre. Desconhecemos, porém, o mecanismo físico que os produz; tampouco existe literatura sobre suas características principais, como a não-simultaneidade e a distribuição local/global. São esses os tópicos que serão explorados no projeto. Modelos sintéticos de fluxo no núcleo terrestre serão utilizados para resolver a equação radial da indução; os resultados serão comparados com os impulsos registrados nos dados de observatórios magnéticos e satélites.

Observatório Nacional
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 99.700,00
Área(s): Ciências da Terra
Currículo Lattes

Registros geoquímicos com base em corais do oceano Atlântico Sul tropical: arquivos naturais de alta resolução para a compreensão das mudanças climáticas.

Corais contêm informações geoquímicas que podem ser utilizadas como indicadores ambientais (e.g. temperatura da superfície do mar – TSM, salinidade, CO2). O exoesqueleto desses organismos funciona como um arquivo natural, capaz de armazenar informações sobre as condições climáticas de regiões tropicais durante décadas ou mesmo centenas de anos, e tem sido apontado como uma ferramenta promissora para compreender a atual crise climática. As principais metas desta proposta são: (i) compor múltiplos registros de Sr/Ca e δ18O de corais para reconstrução da TSM das últimas décadas, em duas localizações no Nordeste brasileiro (Maracajaú-RN e Tamandaré-PE) e associar anomalias na TSM à episódios de oscilações climáticas como ENSO e deslocamento da ITCZ, e posteriormente correlacionando a eventos de estresse hídrico no semiárido brasileiro; (ii) acessar a variação de poluentes antropogênicos registrados nas última décadas nas duas regiões por meio da avaliação dos conteúdos de Pb/Ca no exoesqueleto dos corais.

Universidade do Estado da Bahia
Salvador/BA
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Terra
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Inter-relações fogo–vegetação–atmosfera: compreendendo o regime de fogo na Amazônia e no Cerrado utilizando sensoriamento remoto.

Extremos climáticos e a pressão da agricultura e pastagem têm contribuído para aumentar a ocorrência do fogo na Amazônia e Cerrado. Interações entre pressões antropogênicas, clima e respostas da vegetação apresentam potenciais processos positivos de retroalimentação que podem aumentar a degradação de ecossistemas. Para compreender as características principais desse regime de fogo, o sensoriamento remoto é uma ferramenta indispensável, pois permite observar áreas extensas e de difícil acesso e, a partir de dados de satélites, identificar os principais propulsores do fogo naquelas regiões.

Universidade Federal do Rio de Janeiro
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Terra
Currículo Lattes

Ciências da vida

Regulação do câncer de próstata pelo sistema nervoso periférico.

O câncer de próstata afeta homens em todo o mundo. O comportamento das células de câncer é regulado por componentes do microambiente tecidual onde elas residem. Por isso, é urgente conhecer os constituintes deste microambiente e entender como eles afetam o desenvolvimento tumoral. Sabe-se que o sistema nervoso periférico é essencial para o crescimento e a manutenção da próstata. Por outro lado, pouco se sabe sobre a função das projeções nervosas e as células associadas a estas na progressão do câncer de próstata. O objetivo desse projeto é, pois, investigar o papel do sistema nervoso periférico no micrombiente tumoral. O resultado da pesquisa poderá contribuir para uma abordagem terapêutica inovadora do tratamento deste e de outros cânceres.

Universidade Federal de Minas Gerais
Belo Horizonte/MG
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
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O que regula a quiescência celular?

A proliferação é um dos atributos mais conservados e fundamentais dos sistemas vivos e, no câncer, é um processo desregulado. Num corpo são, a maioria das células para de proliferar mesmo na presença de nutrientes e mitógenos e encontra-se num estado reversível de quiescência. O que, então, regula a quiescência? Como ela é perdida no câncer? Por que alguns órgãos são mais susceptíveis ao desenvolvimento de tumores? Há evidências que a matriz extracelular, um componente do microambiente, tenha papel determinante na decisão da célula de proliferar ou permanecer quiescente. Utilizando uma biblioteca de CRISPR/CAS9, dissecaremos as vias de sinalização que participam da regulação da quiescência induzida pela matriz extracelular e rastrearemos ao nível de ‘célula única’ a dinâmica da aquisição da quiescência. A pesquisa poderá revelar informações ao nível molecular de como o microambiente regula a proliferação e como o controle da quiescência é perdido no câncer.

Universidade de São Paulo
São Paulo/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
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Peixes como nós: diferenças individuais no uso de álcool, consequências e tratamento.

Para investigar por que o consumo de bebidas alcoólicas afeta diferentemente os indivíduos e quais as consequências da ampla disseminação do álcool na sociedade, estudaremos um pequeno peixe que apresenta elevada homologia genética com seres humanos (mais de 70%). Pretendemos testar característica individuais que possam favorecer o alcoolismo e estabelecer as alterações comportamentais e fisiológicas relacionadas ao desenvolvimento da doença. A partir disso, pesquisaremos se as mudanças comportamentais e funcionais podem ser transmitidas através das gerações: descendentes de indivíduos expostos ao álcool apresentam respostas comportamentais semelhantes e um possível histórico genético? Com o conjunto completo de informações, testaremos o efeito dos medicamentos disponíveis para dependência de álcool em cada indivíduo, de modo a propor tratamentos alternativos mais eficazes.

Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Natal/RN
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
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Desenho racional de inibidores enzimáticos.

A introdução de plantas transgênicas resistentes a insetos foi um avanço para a agricultura. No entanto, os insetos começaram a mostrar resistência adaptativa em culturas geneticamente modificadas. Daí a importância de buscar novos recursos moleculares capazes de conferir às culturas maior resistência. As enzimas digestivas presentes no intestino das larvas de insetos são essenciais para seu desenvolvimento e representam um potencial alvo para a criação de novas moléculas inseticidas. O uso de inibidores de enzimas digestivas já mostrou resultados promissores contra alguns insetos. O presente projeto se propõe a elaborar um desenho racional de peptídeos inibidores para enzimas encontradas no intestino das larvas de Anthonomus grandis (bicudo do algodoeiro). Os peptídeos serão sintetizados quimicamente e testados contra enzimas recombinantes expressadas em células de inseto.

Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia
Brasília/DF
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
Currículo Lattes

Rotas biotecnológicas para a conversão da semente de açaí (Euterpe oleracea) em energia e produtos com alto valor agregado.

A produção de polpa de açaí no Brasil gera anualmente mais de 1 milhão de toneladas de sementes, que equivalem a 85-95% da massa dos frutos. A semente é composta sobretudo de manana (55-65%) e contém alto teor de antioxidantes, características que a tornam um material valioso e inexplorado. Pretende-se avaliar a conversão da semente de açaí em energia e em produtos com aplicações nas indústrias de alimentos e cosméticos. Inicialmente, será realizada a caracterização estrutural dos polissacarídeos da semente e a identificação detalhada dos compostos antioxidantes. Essa fase irá gerar a fundamentação teórica para o desenvolvimento de métodos enzimáticos ou quimioenzimáticos de conversão, visando a obtenção de extratos antioxidantes, manose e manano-oligossacarídeos. Em paralelo, também será estudada a produção de biogás por digestão anaeróbia dos componentes da semente, numa concepção de produção descentralizada de energia em áreas remotas.

Instituto Nacional de Tecnologia
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
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Transformação positiva da Terra: iluminação, compreensão e otimização de múltiplas sinergias e trade-offs da restauração ecológica.

Depois que a humanidade converteu cerca de 40% da superfície terrestre de sistemas naturais em sistemas manejados, vários países firmaram metas globais de reverter este quadro. A restauração de uma área de ecossistemas maior do que a Europa Ocidental pode contribuir com os grandes desafios relacionados a mudanças climáticas, como a conservação da biodiversidade e a segurança hídrica, entre outros. Por outro lado, tal restauração também incorre em riscos e custos e, portanto, é fundamental entender os padrões de distribuição espacial destes benefícios e custos de forma a maximizar os primeiros e minimizar os últimos. A pesquisa está dividida em três etapas: i) sintetizar o melhor conhecimento científico disponível sobre os benefícios e custos da restauração ecológica; ii) desenvolver algoritmos de otimização que permitam iluminar os padrões de distribuição dos mesmos e iii) analisar tais padrões de forma a contribuir com o progresso do conhecimento científico e subsidiar a implementação prática da restauração ecológica em larga escala.

Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida e Ciências da Terra
Currículo Lattes

Atividade oscilatória como um mecanismo integrativo no cérebro.

Transtornos psiquiátricos e do neurodesenvolvimento, como o autismo e a esquizofrenia, estão associados a padrões oscilatórios anormais no cérebro. Pacientes com estes transtornos muitas vezes descrevem o mundo como fragmentado, sugerindo uma desconexão funcional entre as diferentes áreas cerebrais. Esta questão será abordada a partir de uma dupla estratégia experimental: i) o registro do eletroencefalograma em crianças diagnosticadas com autismo, e ii) o registro intracerebral em primatas não-humanos executando uma tarefa comportamental. Para melhor entender o padrão eletroencefalográfico obtido em crianças diagnosticadas com autismo serão aplicados modelos desenvolvidos em animais. O objetivo maior é compreender os mecanismos neurofisiológicos que integram o processamento cerebral.

Universidade Federal do Rio de Janeiro
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
Currículo Lattes

Por que plantas que sabem as horas crescem melhor?

Plantas são capazes de medir as horas do dia utilizando seu relógio biológico, o qual lhes permite, entre outros, antecipar a chegada do sol ao amanhecer e preparar suas folhas para a fotossíntese assim que os primeiros raios as atinjam. Plantas desprovidas de relógios biológicos funcionais crescem menos, fazem menos fotossíntese e são menos eficientes no uso da água. O objetivo deste projeto é estudar o relógio biológico da cana-de-açúcar para entender melhor como esta via de sinalização atua na produtividade das plantas. A partir da comparação de relógios biológicos de diversas variedades de cana-de-açúcar, procuraremos estabelecer uma correlação entre as diferenças encontradas e suas performances no campo. E também investigaremos como o tempo pode ser usado como informação útil para as plantas – por exemplo, será que o relógio biológico ajuda as plantas a decidir como vão utilizar os açúcares produzidos durante a fotossíntese, ou o nitrogênio absorvido pelas raízes?

Universidade de São Paulo
São Paulo/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
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Desenvolvimento de um teste preditivo da eficácia de antipsicóticos e a compreensão dos mecanismos biológicos da esquizofrenia.

O presente projeto pretende analisar proteínas e lipídeos do plasma sanguíneo coletado de pacientes com esquizofrenia, visando revelar biomarcadores, até agora inexistentes, que possam predizer se determinada medicação será efetiva. Ainda serão averiguadas, em tecido cerebral humano e modelos pré-clínicos, as vias bioquímicas envolvidas no estabelecimento e na manutenção da esquizofrenia. Com um melhor entendimento das bases moleculares do distúrbio, talvez se possa traçar uma estratégia de medicina personalizada.

Universidade Estadual de Campinas
Campinas/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
Currículo Lattes

Procura de novos compostos com atividade de bloqueio de transmissão da malária.

A busca de novas drogas contra a malária é tradicionalmente focada nas formas do parasita que se multiplicam no sangue e causam a doença. Entretanto, no sangue de pessoas infectadas também circulam gametócitos, as formas sexuadas que infectam o mosquito vetor no momento da picada. Poucos antimaláricos atualmente em uso são ativos contra os gametócitos, que não se multiplicam e são bioquimicamente muito diferentes das formas multiplicativas. Ou seja: o tratamento elimina as formas do Plasmodium que causam a doença, mas não previne a transmissão. Segundo a OMS, para erradicar a malária é importante identificar compostos ativos contra as formas sexuadas, com potencial de bloquear a transmissão. Nosso projeto usa um novo modelo de parasita que permite a triagem em larga escala desses compostos.

Universidade de São Paulo
São Paulo/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
Currículo Lattes

AmazonFACE: avaliação dos impactos do aumento de CO2 sobre a ecologia e resiliência da floresta Amazônica.

O aumento da concentração atmosférica de CO2 poderia proteger a floresta Amazônica contra os efeitos deletérios das mudanças climáticas ao estimular a produtividade florestal e a resiliência à seca? Essa hipótese vem sendo debatida por mais de vinte anos, e ainda não se concluiu se temperaturas mais altas e condições de seca poderiam causar uma perda catastrófica da maior floresta tropical do mundo. Este projeto tem por objetivo começar a desvendar o enigma, investigando como o aumento atmosférico de CO2 afeta a resiliência da floresta Amazônica, a biodiversidade que ela abriga e os serviços ambientais que ela provê. Para isso, um grupo de cientistas conduzirá experimentos de campo de enriquecimento por CO2 em uma floresta primária na Amazônia central.

Universidade Estadual de Campinas
Campinas/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida e Ciências da Terra
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Caracterização proteogenômica de ninhos de espuma de anuros para descrever sua estrutura biomolecular e identificar novas proteínas surfactantes.

Algumas espécies de rãs depositam seus ovos em espumas estáveis, chamadas ninhos de espuma, que permitem o desenvolvimento dos girinos longe de um corpo d’água. Essas bioespumas podem durar semanas e fornecem todas as condições necessárias para o desenvolvimento dos girinos. Estudos sobre sua composição relataram uma diversidade de proteínas, inclusive proteínas surfactantes, que reduzem a tensão superficial da água e são raras na natureza. Nossos resultados têm revelado uma “caixa preta” de proteínas atualmente impossíveis de identificar devido à ausência de bancos de dados relacionados aos genes responsáveis por esses ninhos. Nesse projeto, pretendemos usar uma abordagem proteogenômica — que combina dados de proteômica e genômica para anotação dessas proteínas — e entender como elas atuam na forma e arquitetura dessas bioestruturas. Esperamos obter respostas a respeito da história evolutiva dessas espécies, com potencial de aplicações biotecnológicas.

Universidade Federal do Ceará
Fortaleza/CE
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
Currículo Lattes

Relendo a mente: descobrindo correlatos neurais do comportamento natural.

Há um século começamos a medir a correlação da atividade do cérebro com o comportamento: registramos atividade cerebral durante comportamentos simples, geramos intuições sobre as correlações entre eles e verificamos essas intuições quantitativamente. Isso nos limita a estudar fenômenos para nós suficientemente claros. Meu objetivo é aproveitar a revolução da inteligência artificial para buscar livremente os sinais neurais que melhor expliquem o que os animais fazem. O projeto segue quatro etapas: i) obter dados maciços de ratos se comportando livremente; registro em simultâneo de vídeo de profundidade, vocalizações, respiração, acelerometria e atividade cerebral distribuída; ii) desenvolver algoritmos para descobrir o etograma do rato; iii) descobrir em paralelo o ‘neurograma’, um mapa dinâmico de estados cerebrais; iv) estabelecer causalidades entre os estados comportamentais e neurais. Esperamos abrir novas perspectivas para entender como o cérebro contribui para nossa identidade.

Universidade Federal do Rio Grande do Norte/Instituto do Cérebro
Natal/RN
Recursos alocados: R$ 95.000,00
Área(s): Ciências da Vida
Currículo Lattes

Análise da diversidade genética do arroz cultivado e selvagem tendo em vista a geração de grãos enriquecidos com ferro e zinco.

O arroz é um alimento consumido por metade da população mundial, porém é pobre em micronutrientes como ferro e zinco, que são os mais ausentes na dieta humana. Nosso objetivo é entender como plantas de arroz absorvem esses minerais e por que apenas uma quantidade pequena é transportada para os grãos. Para isso, propomos duas abordagens: i) analisar todas as espécies do gênero Oryza, que são parentes não cultivados do arroz; ii) utilizar uma coleção de plantas de arroz mutagenizadas e com genoma sequenciado que nos permita identificar as mutações presentes em cada linhagem. Todas as linhagens terão seus grãos analisados para identificar aquelas que apresentam maiores quantidades de ferro e zinco. Nessas plantas, iremos identificar quais os genes responsáveis por este aumento, o que possibilitará compreender o mecanismo de transporte de ambos os nutrientes para os grãos. Assim, pretendemos gerar rapidamente plantas com grãos enriquecidas de ferro e zinco, e que poderão impactar diretamente na nutrição humana.

Universidade Federal de Santa Maria
Santa Maria/RS
Recursos alocados: R$ 92.500,00
Área(s): Ciências da Vida
Currículo Lattes

Os recifes brasileiros estão prontos para as mudanças globais?

Mudanças globais estão entre as principais ameaças aos ambientes recifais, acarretando aumento da temperatura e acidificação dos oceanos. Mas os impactos sobre os recifes brasileiros ainda são pouco conhecidos. Pretendemos preencher essa lacuna integrando informações do passado, presente e futuro dos recifes, por meio de múltiplas perspectivas que visam: i) identificar o estado de referência da saúde dos recifes com relatos históricos; ii) predizer o futuro dos recifes por meio de modelos matemáticos; iii) implementar um monitoramento científico de corais, incluindo modelos 3-D e biologia molecular; iv) instalar um sistema de mesocosmos para simulações de mudanças globais em laboratório; e v) implementar um monitoramento-cidadão de ambientes recifais por meio do mergulho recreativo e de uma plataforma online interativa. Unindo ciência de ponta e participação social, uma compreensão mais abrangente dos impactos das mudanças globais em recifes brasileiros poderá estimular ações públicas para a mitigação dos mesmos.

Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Natal/RS
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
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Desvendando o epigenoma de um organismo simples ao longo da diferenciação celular: um atalho para entender questões epigenéticas centrais.

Muitas questões ainda não foram respondidas em epigenética, incluindo o papel da modulação da estrutura da cromatina (e suas marcas epigenéticas) em relação à regulação transcricional. Investigaremos esta questão usando um modelo celular eucariótico simples, o Trypanosoma cruzi. Além de ter um importante apelo médico na América Latina, nestes organismos não há regulação transcricional gene-específica para a maioria dos transcritos, o que nos permite visualizar os efeitos da dinâmica do epigenoma sem a interferência da regulação transcricional. Marcas epigenéticas e alterações globais na estrutura da cromatina já foram descritas em tripanossomas, e há evidências de serem moduladas na diferenciação celular. Estudaremos o epigenoma ao longo da diferenciação celular das formas epimastigotas para tripomastigotas metacíclicos utilizando Gro-seq, Faire-seq e proteômica quantitativa. A integração dos resultados permitirá elucidar questões importantes no campo da epigenética.

Instituto Butantan
São Paulo/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
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Agregação amilóide de p53 mutante: caracterização de seus efeitos celulares, interações proteicas, transmissão e relevância no contexto do câncer.

A proteína supressora de tumores p53 é a principal reguladora do ciclo celular. Ela atua como um fator de transcrição que direciona a célula para reparo do dano ao DNA, senescência ou apoptose. Quando mutada, o que acontece em mais de 50% dos casos de câncer, ela perde o papel de “guardiã do genoma” e adquire ganhos de função oncogênica que favorecem a progressão tumoral. Nos últimos anos nosso grupo descreveu que mutantes de p53 formam agregados amiloides de propagação priônica, em que uma proteína mal enovelada serve como molde para outras. Porém, este fenômeno ainda não é totalmente conhecido. Neste trabalho, caracterizaremos a formação desses agregados, definindo suas funções, interações proteicas, modificações pós-traducionais e mecanismo priônico, avaliando suas contribuições para o desenvolvimento tumoral. Pretendemos desenvolver candidatos a fármacos moduladores da agregação de p53, caracterizando este fenômeno como um novo alvo farmacológico para a terapia antitumoral.

Universidade Federal do Rio de Janeiro
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
Currículo Lattes

Cirurgia fetoscópica para o aprimoramento do prognóstico neurológico nos defeitos de tubo neural.

No Brasil, a prevalência de defeitos do tubo neural (DTN) constitui um grave problema de saúde pública, variando de 1,3 casos/nascimento (São José dos Campos, SP) a 5 casos/nascimento (Recife, PE). Os DTNs têm consequências neurológicas devastadoras sobre o concepto e o recém-nato, incluindo paraplegia, disfunção intestinal e urinária, hidrocefalia e anormalidades no desenvolvimento neurológico. A terapia cirúrgica tradicional após o nascimento tem sido considerada menos eficaz que a correção do defeito antes do nascimento, que parece melhorar o prognóstico neurológico dos indivíduos afetados. A cirurgia fetal “a céu aberto” vem sendo aplicada em fetos humanos para tratamento da doença, porém a agressividade deste procedimento cirúrgico associa-se a uma alta morbidade materno-fetal. O desenvolvimento de uma nova técnica cirúrgica menos agressiva, utilizando a via endoscópica, parece desejável para a redução dos riscos materno-fetais.

Instituto Nacional de Saúde da Mulher, da Criança e do Adolescente Fernandes Figueira
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
Currículo Lattes

Análise abrangente do papel das retrocópias de mRNAs como fonte de novos genes e funcionalidades genéticas.

A origem de novos genes contribui para o aparecimento de características fenotípicas únicas de cada espécie ou célula. O projeto estudará essa origem a partir da retroduplicação de mRNAs codificadores e suas possíveis contribuições para a nossa espécie e para patologias, como o câncer.

Hospital Sirio Libanês, Instituto de Ensino e Pesquisa
São Paulo/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida e Ciências da Computação
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Efeito das mudanças climáticas no microbioma, fixação de carbono e qualidade da água em aquíferos.

O projeto busca compreender como as mudanças climáticas vão afetar os microrganismos e a qualidade da água em aquíferos e como os microrganismos podem diminuir os efeitos provocados pelo sequestro do carbono. Uma equipe diversificada de especialistas vai fazer uso de grandes conjuntos de dados disponíveis em repositórios públicos, além de conduzir experimentos de campo e manipulativos em laboratório com tecnologias de ponta e modelos matemáticos e computacionais integrados.

Universidade Federal da Bahia
Salvador/BA
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
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Estratégias em biologia estrutural e química medicinal na descoberta de inibidores para o desenvolvimento de novos candidatos a fármacos para o tratamento da malária.

A malária é uma doença global grave que afeta mais de 216 milhões de pessoas e causou cerca de 445 mil mortes em 2016. Quase 90% desses óbitos ocorreram na região africana –crianças menores de 5 anos e mulheres grávidas representam a população mais gravemente afetada. Três universidades brasileiras atuando em colaboração procuram desenvolver novos compostos líderes, com perfis adequados de atividade e segurança para o tratamento da doença. Os candidatos iniciais foram previamente identificados como moléculas atrativas para estudos de otimização de propriedades farmacodinâmicas e farmacocinéticas. Portanto, esta proposta é focada na descoberta de novos candidatos a medicamentos no Brasil.

Universidade de São Paulo
São Carlos/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida e Química
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Identidade molecular da caatinga sob enfoque das tecnologias ômicas.

Ferramentas moleculares e de bioinformática estão transformando o estudo das plantas, ampliando o entendimento da fisiologia vegetal e dando ensejo a futuras intervenções biotecnológicas. A integração de dados de transcriptoma, proteoma e metaboloma de plantas medicinais brasileiras difundidas na Caatinga, bem como a bioprospecção de alcaloides bioativos são os objetivos do projeto. Os resultados poderão contribuir para a compreensão do metabolismo secundário das plantas sob múltiplos fatores simultâneos de estresse, em um bioma exclusivamente brasileiro em processo de desertificação.

Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Natal/RN
Recursos alocados: R$ 75.000,000
Área(s): Ciências da Vida e Química
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ECOFÍSICA – Abordando propriedades fundamentais da biodiversidade global.

Uma das principais lacunas do conhecimento sobre fenômenos ecológicos em grandes escalas espaciais e temporais (ou macroecológicos) consiste em entender como princípios básicos em nível de indivíduos repercutem em escalas geográficas. Esses princípios incluem propriedades físicas da matéria com sua geometria, termodinâmica, hidrodinâmica e metabolismo. Em nosso projeto, buscamos combinar conceitos e técnicas de modelagem matemática e ecológica, ecofisiologia e macroecologia para investigar como esses princípios fundamentais transcendem do nível dos indivíduos a níveis ecológicos em macroescala. Os padrões resultantes dessa transição entre níveis de organização e escalas incluem a distribuição geográfica, a variação morfológica e ecológica, a diversidade de espécies e a organização de comunidades ecológicas. Compreender essas relações entre fenômenos microscópicos e macroscópicos nos permite entender o efeito de condições e mudanças ambientais sobre a biodiversidade global.

Universidade Federal de Sergipe
São Cristovão/SE
Recursos alocados: R$ 74.825,00
Área(s): Ciências da Vida
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Um sonho Darwiniano dentro de um pesadelo taxonômico: explorando radiações evolutivas para a prospecção de genes adaptáveis às mudanças climáticas em Velloziaceae.

Entender como as linhagens responderam a mudanças climáticas passadas é crucial para elucidar seu potencial evolutivo frente a alterações futuras. Assim, testaremos como radiações evolutivas em duas linhagens dominantes nos campos rupestres brasileiros (canelas-de-ema e candombás, Velloziaceae) foram afetadas por mudanças climáticas distintas que predominaram durante as radiações, resultando em especializações a condições atuais de extrema sazonalidade, solos pobres e variação de temperatura. Usaremos análises filogenômicas para testar o padrão de evolução de estratégias de uso da água. Além disso, iremos identificar genes candidatos associados a essas estratégias, que possuem o potencial de mitigar a perda de produtividade vegetal prevista em resposta às mudanças climáticas atuais. Isso ainda permitirá estimar o potencial evolutivo dos campos rupestres frente às mudanças climáticas, já que este ambiente é um verdadeiro laboratório evolutivo, com uma das floras mais diversas e ameaçadas do planeta.

Universidade Federal de Santa Catarina
Florianópolis/SC
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
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Um sistema modular de linhagens transgênicas para modelar defeitos da fala e transtornos cerebrais em diamantes mandarins.

Na neurobiologia, forma e função são altamente interconectadas. Pequenas mutações nos genes podem levar a alterações em seus produtos, RNAs e proteínas. Estas alterações, por sua vez, podem acarretar perturbações na formação e funcionamento do cérebro, isto é, um distúrbio neurológico. Para entender como mutações influenciam forma e função no cérebro, é preciso estudá-las em animais com um comportamento relevante. Para o aprendizado vocal, inerente ao desenvolvimento da fala, tais modelos ainda não existem. No intuito de superar esta barreira e investigar como mutações ligadas aos distúrbios da fala afetam circuitos cerebrais, propomos gerar um sistema modular de linhagens transgênicas em mandarins (Taeniopyggia guttata). Este sistema, baseado na endonuclease Cas9, poderá ser usado para manipular genes específicos através da inclusão de RNAs guia. A fim de testar nosso sistema, planejamos gerar dois modelos genéticos de desordens humanas que afetam a linguagem: autismo e gagueira persistente.

Universidade Federal do Rio Grande do Norte/Instituto do Cérebro
Natal/RN
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
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Como o metabolismo celular afeta o desenvolvimento de dor neuropática: existe um papel para sinalização via succinato/GPR91?

A dor neuropática periférica (DNP) é um tipo de dor crônica de difícil tratamento, ocasionada por uma lesão neuronal que produz alterações moleculares/bioquímicas complexas no sistema nociceptivo. Metabólitos celulares são produtos/substratos da atividade celular e participam de funções essenciais. O desequilíbrio do metabolismo celular está envolvido na fisiopatologia de várias doenças. A nossa hipótese é que a neuropatia periférica produza um distúrbio metabólico nos componentes do sistema nociceptivo. Entre os metabólitos celulares, o succinato, um metabólito do ciclo de Krebs, e seu receptor, GPR91, vêm sendo implicados no desenvolvimento de certas patologias; nossos dados preliminares mostram que ele apresenta efeitos pró-nociceptivos e que camundongos deficientes para o GPR91 são resistentes ao desenvolvimento da DNP. Nosso projeto visa explorar a relação entre succinato e GPR91 no desenvolvimento da DNP. Os resultados fornecerão informações fundamentais sobre a desregulação da energia celular e sua implicação na dor crônica, podendo contribuir para o desenvolvimento de analgésicos mais eficazes.

Universidade de São Paulo/FMRP
Ribeirão Preto/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
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Estratégias para melhorar as propriedades de bioplásticos produzidos a partir de materiais sustentáveis.

Entre as embalagens plásticas utilizadas na indústria alimentícia, mais de 90% são compostas de derivados de fontes fósseis, não renováveis e com degradação a longo prazo, o que causa muitos danos ao meio ambiente. Muitos polímeros obtidos a partir de subprodutos agrícolas como proteínas e carboidratos podem ser utilizados para a elaboração de embalagens renováveis e biodegradáveis. O uso comercial desses bioplásticos ainda é limitado, sobretudo devido à insuficiência de suas propriedades mecânicas e de barreira. Este projeto visa utilizar diferentes estratégias para melhorar as propriedades desses polímeros sustentáveis e biodegradáveis, a fim de torná-los semelhantes aos polímeros sintéticos utilizados na indústria alimentícia. Para tal, tecnologias como plasma, luz ultravioleta, modificações químicas e incorporação de aditivos serão aplicadas nos bioplásticos produzidos.

Universidade Federal do Rio Grande
Rio Grande/RS
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida
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Padronização e controle de qualidade de matéria-prima para produção de produtos medicinais de Cannabis.

Apesar de a Cannabis ser uma planta de uso ilícito no Brasil, ela apresenta propriedades farmacológicas e seus derivados vêm sendo utilizados no tratamento de diversas enfermidades, especialmente epilepsias refratárias em pacientes pediátricos. A proibição da planta impactou na falta de dados científicos sobre os espécimes cultivados no Brasil e a regulação sanitária de importação de extratos de Cannabis não garante a qualidade e continuidade dos tratamentos. O desenvolvimento de produtos farmacêuticos depende da caracterização dos perfis químicos dessas espécies e variedades, assim como a padronização da matéria prima e dos métodos de controle de qualidade. Assim, esse projeto visa levantar e selecionar espécies e variedades de Cannabis cultivadas no Brasil, realizar a caracterização botânica e química, e padronizar os métodos de controle de qualidade e de produção de matéria prima que será empregada no desenvolvimento de produtos farmacêuticos.

Universidade Federal do Rio de Janeiro
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Ciências da Vida e Química
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Engenharias

Desenvolvimento de motor rotativo flex-fuel com taxa de compressão variável.

Os atuais motores de combustão interna possuem basicamente a mesma configuração do primeiro motor inventado por Nicolaus Otto em 1876. As tecnologias que as montadoras apresentaram nas últimas décadas se baseiam sobretudo na adição de sistemas periféricos. Além disso, os motores flex, tão difundidos no Brasil, trabalham com uma taxa de compressão fixa que não é ideal para a gasolina ou para o etanol. Isto implica que boa parte da energia contida nos combustíveis é desperdiçada todos os dias. O presente projeto propõe desenvolver um motor rotativo inovador com taxa de compressão variável, que possibilite as condições ideais de combustão para qualquer mistura de gasolina e etanol. Devido a sua configuração inovadora, será uma peça mais compacta, mais eficiente, mais ecológica e potencialmente mais barata que os motores atuais.

Universidade Federal de Uberlândia
Uberlândia/MG
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Engenharia
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Desenvolvimento de uma biocaneta injetável com células para aplicação no reparo tecidual da cartilagem por meio da química click.

Síntese, processamento e aplicação de biomateriais e plataformas biológicas para diagnóstico e tratamento de patologias é a área em que atuo. Atualmente busco plataformas inteligentes e complexas do tipo “organ on a chip” e biorreatores para minimizar o uso de animais para pesquisas.

Universidade Brasil
São Paulo/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Engenharia e Química
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Estudo da correlação entre a estrutura e propriedades de nanomateriais de polímeros conjugados para produção de células solares de alta eficiência.

O projeto visa produzir células solares flexíveis a partir do polímero PCDTBT (doador) e do perileno funcionalizado (aceitador) — o perileno substitui o fulereno, amplamente usado como aceitador, mas com estabilidade reduzida e alto custo de produção. Os filmes de PCDTBT: perileno são processados e depositados sobre substratos plásticos pela técnica de rolos, o que confere leveza e flexibilidade à célula solar. As soluções precursoras passam por um tratamento de reprecipitação para organizar as cadeias poliméricas em esferas. Os resultados indicam que há uma forte dependência do espectro de absorção de luz em relação ao tamanho, de tal modo que a absorção de luz mais próxima do espectro de emissão do sol é favorecida. Como a homogeneidade dos filmes impacta diretamente na eficiência das células solares, utilizamos a técnica de espalhamento de nêutrons para identificar a distribuição do perileno na matriz de PCDTBT. Com estes avanços esperamos produzir células solares mais estáveis e eficientes.

Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba/PR
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Engenharia e Física
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Design de ligas de alta entropia para aplicação em armazenagem de hidrogênio.

O Brasil tem enorme capacidade para produzir energia a partir de fontes renováveis. O hidrogênio é considerado o vetor energético ideal para explorar completamente os benefícios de fontes renováveis. A energia produzida por essas fontes pode ser usada para produzir hidrogênio a partir da água por diferentes técnicas de eletrólise. Mecanismos para armazenar hidrogênio de modo seguro, eficiente e econômico é um dos desafios tecnológicos mais urgentes para a implementação deste novo sistema energético. Ligas de alta entropia pertencem a uma nova classe de materiais metálicos que compreendem ligas multicomponentes com ao menos cinco elementos majoritários. Recentemente, foi mostrado que a liga TiVZrNbHf é capaz de absorver um teor de hidrogênio muito superior aos hidretos metálicos que haviam sido estudados até então. Esta pesquisa tem como objetivo projetar composições de ligas de alta entropia com propriedades de armazenagem de hidrogênio otimizadas.

Universidade Federal de São Carlos
São Carlos/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Engenharia
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Desenvolvimento da próxima geração de inversores fotovoltaicos com técnicas avançadas de controle e capacidade de suporte ao sistema elétrico.

Com o crescimento da geração distribuída nos últimos anos, principalmente a baseada em sistemas fotovoltaicos, o conversor eletrônico conhecido como inversor fotovoltaico ganha destaque. Este componente tem como principal função injetar a potência ativa gerada pelos painéis fotovoltaicos na rede elétrica. No entanto, este conversor pode ser mais explorado para melhorar a qualidade da energia elétrica. Para isso, é necessário uma evolução dos inversores fotovoltaicos para um conceito conhecido como multifuncional. Tal multifuncionalidade engloba, além da injeção da potência ativa, a operação com o filtro ativo e a compensação/injeção de potência reativa. A inclusão de novas funcionalidades pode impactar a vida útil desses dispositivos. Por isso, este trabalho também propõe uma avaliação da vida útil desses inversores para que o impacto da utilização multifuncional de inversores fotovoltaicos seja melhor mensurado.

Universidade Federal de Viçosa
Viçosa/MG
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Engenharia
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Desenvolvimento de plataformas biológicas para produção de biocombustíveis e bioquímicos a partir de fontes renováveis de energia.

Da mesma maneira que o petróleo pode ser fracionado em uma refinaria petroquímica gerando uma série de compostos, o açúcar contido nas cadeias celulósicas e hemicelulósicas da biomassa vegetal também pode ser recuperado para a construção de diferentes blocos químicos. O desenvolvimento de linhagens microbianas que possam utilizar esses açúcares renováveis e servir como eficientes biocatalisadoras em fermentações é a base da construção de biorrefinarias. Utilizaremos ferramentas de engenharia metabólica e evolutiva, análises multi-ômicas e biologia de sistemas para predizer rotas metabólicas e desenvolver linhagens microbianas para a produção de diferentes blocos químicos, auxiliando o Brasil na liderança do desenvolvimento de energia renovável. Busca-se elucidar as bases moleculares envolvidas no metabolismo, na rede de sinalização que regula a produção desses compostos e na tolerância a grupos de inibidores presentes em hidrolisados provenientes de materiais lignocelulósicos.

Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais/CTBE
Campinas/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Engenharia e Ciências da Vida
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Têmpera química aplicada à fabricação industrial de porcelanatos.

O desafio de ampliar a gama de aplicação de revestimentos cerâmicos do tipo porcelanato esbarra em limitações devido a sua resistência mecânica. Essas limitações são impostas pela composição, microestrutura do material e pelo tipo de processamento ao qual é submetido. A produção de porcelanatos mais finos e com a mesma resistência mecânica representa expressiva redução de custo e ampliação da gama de aplicação desse material cerâmico. Nesse sentido, o processo de têmpera química pode ser uma solução elegante. O processo de têmpera química consiste em substituir cátions presentes no material cerâmico por outros de maior raio atômico, provocando uma tensão de compressão na superfície do material e, consequentemente, elevando sua resistência mecânica à flexão. Paralelamente, pode-se reduzir a espessura da placa cerâmica de porcelanato visando a redução de custo de produção, economia de recursos naturais, diminuição da emissão de gases poluentes e redução no custo do transporte.

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina
Criciúma/SC
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Engenharia
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Dinâmica biogeoquímica do ferro e enxofre em biorreatores sulfetogênicos operados em baixo pH.

O tratamento biológico de efluentes de baixo pH é um desafio do ponto de vista bioquímico e de engenharia, sendo ainda desconhecida a relação entre os ciclos do enxofre e do ferro nesses ambientes. Em termos termodinâmicos, a redução de sulfato é mais favorável em pH acima de 7,0, porém, em condições ácidas, a energia livre resultante da redução de ferro é cinco vezes maior do que a energia liberada na redução de sulfato. No entanto, não há estudos sobre a competição de ferro (III) e sulfato em pH abaixo de 7,0, permanecendo controverso se, quando o sulfato está presente, o ferro (III) seria o principal receptor de elétrons em ambientes ácidos. O objetivo do projeto é entender a relação entre Fe (III) e sulfato como receptores de elétrons em ambientes com baixo pH e os fatores que determinam o uso de sulfato e/ou do Fe (III) por bactérias redutoras de sulfato (BRS) em condições ácidas. Nenhum estudo foi publicado na literatura demonstrando esse comportamento em sistemas reais, apenas em simulações.

Universidade Federal de Alfenas
Poços de Caldas/MG
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Engenharia, Química e Ciências da Vida
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Desenvolvimento de uma nova geração de compósitos de magnésio leves e biodegradáveis.

Magnésio é um material de elevada relação entre resistência mecânica e densidade, biocompatível e biodegradável. Entretanto, a resistência mecânica total e sua formabilidade são baixas, e a degradação, rápida. O presente projeto utilizará a torção sob elevada pressão para consolidar compósitos à base de magnésio na temperatura ambiente, com o objetivo de amenizar suas principais limitações. Resultados recentes mostraram que esta técnica de processamento aumenta a resistência mecânica, a formabilidade e a resistência à corrosão deste material. Estamos desenvolvendo compósitos de magnésio/alumínio com alta formabilidade e capacidade de endurecimento por tratamento térmico; compósitos de magnésio/partículas cerâmicas para aumentar a resistência mecânica, e compósitos de magnésio/hidroxiapatita para permitir a fabricação de implantes ortopédicos com elevada resistência à corrosão e capacidade de liberação de fármacos.

Universidade Federal de Minas Gerais
Belo Horizonte/MG
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Engenharia
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OmniBOX: dispositivo de baixo custo impresso em 3D e controlado por celular para o diagnóstico de doenças infecciosas.

As soluções atuais para o diagnóstico molecular estão longe de ser acessíveis, rápidas e compatíveis para atuar como alternativa point-of-care. Consequentemente, essa limitação se configura como um empecilho ao desenvolvimento de estratégias para o controle de doenças infecciosas. Nosso projeto propõe desenvolver um dispositivo para a detecção molecular de arbovírus – dengue, zika e chikungunya – Leishmania spp. e Schistosoma mansoni. Esse dispositivo de diagnóstico chama-se OmniBOX em alusão à sua portabilidade e pelo fato de que os resultados podem ser lidos e interpretados por pessoas não especialistas. O próprio dispositivo fará a detecção e apresentará o resultado, que também poderá ser lido via Bluetooth num aplicativo para celular. O diagnóstico correto de uma doença direciona o tratamento, aumenta as chances de cura quando precoce, e é fundamental para a notificação de casos que servem para intervenções do poder público.

Instituto René Rachou
Belo Horizonte/MG
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Engenharia e Ciências da Vida
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Análise em tempo real de imagens 4D de grande porte de micro/nanotomografia para pesquisa em ciência do solo e engenharia de petróleo no Sirius, a nova fonte de luz síncrotron brasileira.

Compreender como fluidos são armazenados no espaço poroso das rochas e do solo, e/ou fluem através dele, é fundamental para aprimorar a indústria do petróleo e a agricultura, que correspondem a 1/3 do PIB brasileiro. A análise de poros em nível microscópico nos possibilitará entender propriedades macroscópicas de reservatórios e/ou a interação de químicos, petróleo e água. Tal análise só vem se tornando possível pela invenção de dispositivos — como o Sirius, a nova fonte de luz síncrotron brasileira — capazes de captar imagens do espaço poroso em condições naturais e em tempo real. Logo, poderosas ferramentas computacionais são necessárias para processar imagens 4D de micro/nanotomografia de tamanho na casa dos terabytes, no mesmo espaço de tempo. O projeto pretende desenvolver técnicas de segmentação e análise de imagens de ponta, uma vez que nenhum software de pesquisa ou comercial é capaz de lidar em tempo real com o volume de dados a ser gerado.

Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais/LNLS
Campinas/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Engenharia e Ciência da Computação
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Fisica

Desenvolvimento de técnicas para óptica adaptativa para uso em grandes telescópios.

Pretende-se construir uma bancada óptica capaz de simular as condições presentes em um telescópio, inclusive os efeitos causados pela turbulência atmosférica sobre um sensor de frente de onda. Um dos objetivos do projeto é criar uma nova técnica de detecção de centro para sensores de frente de onda do tipo Shack-Hartmann que seja independente do perfil da camada de sódio, o que as técnicas atuais não permitem. Outro é desenvolver técnicas tomográficas para uso em telescópios gigantes. A tomografia da turbulência é importante para se obter uma correção em campo amplo, mas em telescópios gigantes o desafio computacional passa a ser muito grande, exigindo técnicas com maior eficiência computacional.

Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba/PR
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Física
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Desvendando a Física Celular.

Investigaremos o que chamamos de “física celular”, ou seja, estamos interessados em descrever processos bioquímicos da célula através de modelos físicos. Utilizando técnicas de microscopia e espectroscopia, mediremos propriedades mecânicas e óticas das células a fim de obter informações elásticas e químicas da amostra. Esses dados experimentais vão alimentar modelos computacionais que pretendem propor e testar novas hipóteses sobre o funcionamento celular. A combinação de abordagens numéricas e experimentais para coletar informações sobre as propriedades celulares globais e locais nos permite entender os mecanismos físicos que estão relacionados a muitas funções biológicas dentro da célula. Apesar de nosso objetivo ser o desenvolvimento de ciência básica, os resultados poderão servir de base para futuras inovações tecnológicas que levem ao tratamento de doenças relacionadas a desordens celulares, como câncer e infecções.

Universidade Federal do Ceará
Fortaleza/CE
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Física e Ciências da Vida
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Matéria escura dentro e fora de galáxias: decifrando o enigma em pequenas e grandes escalas.

A existência da matéria escura se tornou irrefutável há pouco mais de 50 anos, quando a astrônoma Vera Rubin analisou órbitas de estrelas e gás em galáxias — hoje sabemos que ela representa 85% da matéria no universo. Minha pesquisa consiste em identificar pistas que a distribuição de estrelas em galáxias nos oferece sobre a distribuição de matéria escura, e em estudar como galáxias distantes se unem para formar as maiores estruturas no universo, os aglomerados de galáxias. Combinando ambos os focos, viso entender simultaneamente o impacto da matéria escura em escalas “pequenas” de centenas de anos-luz e em escalas gigantescas, superiores a 1 milhão de anos-luz. Para desvendar a natureza da matéria escura é preciso um esforço conjunto entre astrofísica observacional e computacional, assim como física experimental e teórica. Como astrofísica observacional, analiso e caracterizo de forma quantitativa o impacto da matéria escura na matéria comum, contribuindo para o desenvolvimento de experimentos de ponta para descobrir a natureza de um dos maiores mistérios dos séculos XX e XXI.

Universidade Federal do Rio de Janeiro/ Observatório do Valongo
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Física
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Um olhar com raios X em supercondutividade.

Embora os materiais supercondutores tenham sido descobertos em 1911 — e já foram amplamente utilizados, como, por exemplo, na ressonância magnética em hospitais —, ainda não se estabeleceu um modelo geral para eles. Um material supercondutor que pode operar em temperatura ambiente permitiria um custo extremamente baixo para todas as aplicações de eletricidade, já que não haveria perdas devido à resistência elétrica zero. Empregando raios X de alto brilho, o projeto pretende desenvolver novas técnicas espectroscópicas para estudar materiais em condições extremas, com o potencial de descobrir um supercondutor em temperatura ambiente. Se bem-sucedido, vamos obter a melhor condição até o momento para entender microscopicamente o efeito de supercondutividade e observá-lo à temperatura ambiente. Isso tem o potencial de afetar todas as aplicações tecnológicas em nossa sociedade e, portanto, mudar completamente o mundo como o conhecemos.

Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais/ LNLS
Campinas/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Física
Currículo Lattes

A dinâmica de raios cósmicos de altas energias e buracos negros.

Raios cósmicos são definidos como partículas de origem cósmica que atingem a Terra. Apesar de existirem vários problemas no estudo destas partículas, duas questões centrais precisam ser resolvidas: qual sua origem (produção, aceleração e propagação) e qual sua importância no balanço energético total do universo. Neste projeto, utilizaremos modelos de acreção e jatos relativísticos provenientes de buracos negros para obter a luminosidade dos raios cósmicos e sua parcela no balanço energético total. O modelo resultante será comparado com os novos dados dos principais observatórios.

Universidade Federal do Paraná
Palotina/PR
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Física
Currículo Lattes

Física fundamental no topo de uma mesa.

Sabemos por observações astronômicas que nossa melhor teoria sobre a natureza, o modelo padrão de física de partículas, está incompleta. A matéria escura, necessária para explicar estruturas em larga escala no universo, indica a possível existência de novos fenômenos físicos virtualmente mensuráveis em experimentos de pequeno porte. Neste trabalho, vamos descrever um experimento na PUC-Rio voltado para a busca de potenciais novas interações relacionadas à matéria escura que possam se manifestar em escalas micrométricas. O experimento consiste em um sensor de forças e deslocamentos que explora princípios de mecânica quântica. O desenvolvimento da tecnologia envolvida não só permite procurar por novos fenômenos físicos, mas abre uma avenida de pesquisa inteiramente nova no Brasil, a opto-mecânica quântica, com diversas aplicações em metrologia, informação quântica e ciência de materiais.

Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 91.451,00
Área(s): Física
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Matemática

Fibrações elípticas em geometria algébrica e aritmética.

Vamos desenvolver e aplicar métodos geométricos para estudar problemas da teoria dos números representados por sistemas de equações polinomiais. Estas equações polinomiais descrevem objetos geométricos, como curvas ou superfícies algébricas. Se, por um lado, alguns problemas têm soluções bem compreendidas, por serem descritos por objetos simples como curvas, outros ainda estão em aberto por serem descritos por objetos complexos como superfícies ou variedades de dimensão superior. O foco será a geometria e a aritmética de superfícies algébricas. Uma ferramenta importante para incrementar a compreensão dessas superfícies consiste em muni-las de estruturas especiais que forneçam informação sobre geometria e aritmética. As fibrações elípticas são estruturas que possuem um papel proeminente, uma vez que nos permitem lidar com curvas, objetos simples, dentro de superfícies.

Universidade Federal do Rio de Janeiro
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Matemática
Currículo Lattes | Website

Métodos estatísticos para análise da epidemiologia genética da gripe.

Nesse projeto, estudaremos o vírus da gripe com o objetivo de fazer previsões que ajudem a informar estratégias de manejo da epidemia. Para tanto, caracterizaremos a gripe sob o ponto de vista de evolução molecular e de interação com o sistema imune humano (evolução antigênica), visando estabelecer relações entre estes dois processos. Considerar a evolução antigênica sob um prisma de agrupamento pode nos levar a melhores previsões sobre as linhagens dominantes no próximo ano. O projeto tem um forte componente metodológico que busca desenvolver técnicas estatísticas apropriadas, lidando com conjuntos de dados com alta dimensionalidade e complexas estruturas de dependência. Metodologicamente, temos dois focos: o primeiro é desenvolver uma metodologia baseada em U-estatísticas para inferência em problemas de agrupamento. O segundo envolve o desenvolvimento de métodos filodinâmicos bayesianos que modelam explicitamente a relação entre evolução molecular e fenotípica (como a antigênica).

Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Porto Alegre/RS
Recursos alocados: R$ 64.060,00
Área(s): Matemática e Ciências da Vida
Currículo Lattes

Reconstrução de redes complexas: previsão de transições críticas.

O objetivo deste projeto é desenvolver uma teoria matemática para descrever comportamentos emergentes em redes complexas de sistemas dinâmicos não-lineares. O cérebro, redes de potência, redes sociais, redes de proteínas e sensores em cidades inteligentes são exemplos dessas redes complexas, que têm um comportamento global misto, de tal modo que fenômenos relevantes ocorram em escalas de tempo finitas. Como consequência, esses sistemas não podem ser abordados por ferramentas usuais. A proposta preenche essa lacuna desenvolvendo uma teoria para fenômenos emergentes em redes complexas, podendo abrir enormes possibilidades, como a reconstrução das regras dos sistemas a partir do seu comportamento. Se bem-sucedida, a pesquisa poderá prever transições críticas e prevenir catástrofes.

Universidade de São Paulo/ICMC
São Carlos/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Matemática
Currículo Lattes

Geometria simplética, dinâmica de contato e bilhares.

Minha pesquisa é na área de geometria simplética, que é a geometria natural usada para estudar a mecânica clássica em qualquer espaço. Nesse projeto, investigo as interações dessa geometria com a teoria de bilhares por meio da dinâmica hamiltoniana, conhecida em alguns contextos como dinâmica de contato. Pretendo entender como o que se sabe sobre trajetórias de bilhares em mesas diferentes tem implicações no tipo de geometria simplética e, consequentemente, na dinâmica hamiltoniana de um espaço associado. E também responder se a geometria simplética pode ajudar a elucidar questões em aberto sobre a existência de trajetórias de bilhares em mesas complicadas.

Instituto de Matemática Pura e Aplicada
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Matemática
Currículo Lattes

Dinâmica simbólica e hiperbolicidade não-uniforme.

Pode-se prever se vai chover amanhã ou na próxima semana? A resposta é não: independentemente da precisão das medições, o comportamento esperado pode ser drasticamente diferente da realidade. Esse fenômeno, comumente conhecido como caos, impossibilita prever a evolução do sistema de modo quantitativo. Como é impossível prever a evolução com precisão, de modo quantitativo, buscamos a explicação qualitativa: quantos dias vai chover, na média, em um ano? Minha pesquisa investiga, sob essa perspectiva qualitativa, os modelos não-uniformemente hiperbólicos, que são aqueles que exibem contração e expansão assintótica. São modelos bem gerais, que ocorrem em diversas áreas de conhecimento, da biologia à sociologia. Para compreendê-los, utilizo dinâmica simbólica: por meio de uma mudança de coordenadas, trocamos trajetórias por sequências de símbolos. Essa mudança facilita o estudo das propriedades qualitativas e ajuda a identificar a existência de caos na natureza.

Universidade Federal do Ceará
Fortaleza/CE
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Matemática
Currículo Lattes

Química

Novos complexos metálicos quirais e suas aplicações em catálise assimétrica.

Métodos catalíticos para a síntese de compostos enantiomericamente puros são de grande importância na preparação de moléculas de interesse farmacológico e da química fina. O desenvolvimento racional de ligantes enantioenriquecidos permite a formação preferencial de um dos enantiômeros em reações catalisadas por metais de transição. O objetivo principal deste projeto de pesquisa é o desenvolvimento de novas classes de ligantes enantioenriquecidos e suas aplicações para a síntese de novos complexos metálicos quirais. As duas linhas de pesquisa são basicamente: (i) o design de complexos quirais do tipo meio-sanduíche e suas aplicações em transformações assimétricas catalisadas por metais; (ii) a síntese de novos complexos heterobimetálicos e sua utilização para criar processos envolvendo ao menos duas reações sequenciais. O sucesso deste projeto permitirá a criação de uma nova área de pesquisa em catálise assimétrica.

Universidade Estadual de Campinas
Campinas/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Química
Currículo Lattes

NP3: plataforma computacional de interpretação iterativa de dados experimentais para a identificação rápida de novos produtos naturais bioativos.

Produtos naturais representam a mais valiosa fonte de esqueletos químicos para o desenvolvimento de fármacos. No entanto, etapas experimentais laboriosas e a necessidade de altas quantidades do insumo (extrato natural) limitam a execução e o sucesso de projetos de descoberta de fármacos a partir de produtos naturais. Propomos, pois, a criação da plataforma NP3, uma plataforma computacional que visa acelerar o processo de identificação de novos produtos naturais bioativos e seus sítios de ligação em proteínas alvo, partindo de três inputs experimentais não tão usuais: i) densidade eletrônica do inibidor, observada a partir de dados de cristalografia de proteínas; ii) dados de fragmentação de massas, obtidos por análises LC-MS/MS; iii) atividade biológica das amostras químicas. Estes dados experimentais são obtidos a partir de amostras de produtos naturais não purificadas, logo no início do processo de descoberta. Seu processamento automatizado via plataforma NP3 deve acelerar a etapa de descoberta de produtos naturais bioativos e, consequentemente, o desenvolvimento de novos fármacos a partir de produtos naturais.

Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais/LNBIO
Campinas/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Química, Ciência da Computação e Ciências da Vida
Currículo Lattes

Síntese e caracterização fisico-química de nanoplataformas otimizadas baseadas em quantum dots I-VI.

Os pontos quânticos (PQs) são nanocristais de semicondutores extensivamente aplicados como dispositivos optoeletrônicos, sensores e sondas fluorescentes para detecção de espécies (bio)moleculares. Os calcogenetos de cobre e prata são PQs do tipo I-VI de baixa toxicidade e ótima estabilidade coloidal. Esses PQs, em condições ideais, têm sido sugeridos como geradores de ressonância plasmônica de superfície localizada, abrindo novas possibilidades de aplicação, como em SEIRAS (surface enhanced infrared absorption spectroscopy). Os PQs de calcogeneto de prata são ideais para obtenção de PQs que emitem no infravermelho próximo (NIR), o que lhes confere aplicações biológicas bastante interessantes. Tais propriedades, que são dependentes do tamanho e ligantes da superfície, podem ser sintonizadas através de otimizações de procedimentos sintéticos. Logo, a busca por melhores condições de síntese contribui significativamente para obtenção e aplicação de sistemas de baixa toxicidade, através do uso de processos sintéticos simples e ecologicamente corretos.

Universidade Federal de Pernambuco
Recife/PE
Recursos alocados: R$ 98.800,00
Área(s): Química
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Bionanocompósito de bambu: um microrreator biomimético para síntese orgânica em fluxo contínuo.

A nova área de pesquisa denominada biomicrofluídica implementa biomateriais e um design inspirado na natureza, com os quais é possível criar reatores miniaturizados biomiméticos úteis em diferentes áreas da química. O projeto é orientado ao desenvolvimento de um dispositivo microfluídico biomimético constituído inteiramente de biopolímeros biodegradáveis da matriz vegetal do bambu. Além de explorar a natureza química dos feixes vasculares do bambu, o conjunto de microcanais será revestido de nanopartículas metálicas com propriedades catalíticas pela síntese orgânica em fluxo. A criação de um dispositivo microfluídico biológico funcionalizado com metais nos permite desenvolver uma nova classe de microrreatores biomiméticos de bambu, mais baratos e sustentáveis, em comparação aos sistemas microfluídicos confeccionados artificialmente e atualmente disponíveis no mercado.

Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Rio de Janeiro/RJ
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Química
Currículo Lattes

Nanocatálise plasmônica: em direção a uma próxima geração de transformações moleculares sustentáveis.

As propriedades catalíticas de nanomateriais metálicos são fortemente dependentes da forma, tamanho, composição e estrutura. Portanto, a síntese de nanopartículas na qual esses parâmetros possam ser manipulados permite a maximização das propriedades de tais nanopartículas. Além disso, a excitação da ressonância de plasmons de superfície (SPR) em nanomateriais de Ag e Au pode ser empregada para acelerar e controlar transformações químicas. Assim, acreditamos que combinando o controle físico-químico em nanopartículas catalíticas com as propriedades ópticas decorrentes da excitação SPR, podemos obter sistemas que sejam capazes de superar as limitações de fotocatalisadores convencionais para conversão de energia solar em energia química. Portanto, visamos desenvolver nanomateriais plasmônico-catalíticos, unindo controle físico-químico e propriedades ópticas na região do visível para gerar uma nova classe de nanocatalisadores com potencial de propiciar transformações químicas mais sustentáveis.

Universidade de São Paulo/IQ
São Paulo/SP
Recursos alocados: R$ 100.000,00
Área(s): Química e Engenharia
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