A fototerapia, como terapia minimamente invasiva, é amplamente aplicada para terapia de câncer e outras aplicações biomédicas. Um processo fototerapêutico típico envolve fontes de luz e agentes fototerapêuticos (PAs - phototherapeutic agents) que podem converter a luz em energia térmica como terapia fototérmica (PTT - photothermal therapy) ou em energia química, como terapia fotodinâmica (PDT - photodynamic therapy).

Os agentes fototerapêuticos (PAs) atualmente usados incluem moléculas orgânicas, óxidos de metais nobres e nanopartículas semicondutoras. Sendo assim, os nanomateriais de carbono (CNMs - carbon nanomaterials) apresentam boa biocompatibilidade, difusão nos tecidos profundos e fortes características de absorção óptica e demonstram ser desejáveis para várias aplicações fototerapêuticas.

Embora a maioria dos materiais de carbono sejam inativos como agentes fototerápicos, estratégias de tratamentos de superfície foram desenvolvidas para auxiliar os agentes fototerapêuticos de nanomateriais de carbono a apresentarem bom desempenho na fototerapia. O design de materiais à base de carbono como agentes de fototerapia podem ser divididos em três categorias: reduzindo a hidrofobicidade para aumentar a solubilidade em água, alcance para especificar e alcançar tecidos danificados e melhorando a resposta de fótons no infravermelho próximo (NIR -  near-infrared).

O artigo aponta que os nanomateriais de carbono exibem boas atividades fotorresponsivas e estabilidades que mostram grande potencial para fototerapia. Várias estratégias de tratamento de superfície foram desenvolvidas pelos autores para melhorar aspectos como a baixa solubilidade em água, a fraca absorção de infravermelho e a fraca capacidade de direcionamento dos nanomateriais de carbono.

Os autores afirmam que para maximizar os efeitos no tratamento de tumores e outras doenças, os nanomateriais de carbono precisam ser combinados com agentes fototerapêuticos responsivos ao infravermelho e outras estratégias no campo. Por conta disso, a maioria dos nanomateriais de carbono respondem parcialmente ao infravermelho, levando a limitações na penetração do tecido biológico. 

Assim, afirmam que o desenvolvimento de agentes fototerapêuticos mais avançados são necessários para ultrapassar a barreira do infravermelho e maximizar o tempo de circulação sanguínea para melhorar a conversão de energia luminosa em energia térmica ou química. 

Os autores concluem o estudo acreditando que as questões das limitações e desenvolvimento de nanomateriais de carbono mais avançados serão resolvidas com o desenvolvimento rápido da ciência e engenharia de materiais, no estudo de superfícies, na medicina catalítica e na tecnologia fototerapêutica. Além disso, afirmam que os nanomateriais de carbono irão revolucionar o campo da fototerapia e terão um impacto visível na vida do ser humano.

A capacidade de fornecimento da energia distribuída com abordagens sustentáveis é bem vista como uma oportunidade de permitir novos caminhos em tecnologias emergentes, tais como dispositivos vestíveis (wearable devices), tecnologia integrada e robótica.

Em comparação com outras tecnologias de captação de energia mecânica, os nanogeradores triboelétricos (TENGs - triboelectric nanogenerators) podem coletar com eficiência a energia mecânica para alimentar eletrônicos e sensores, baseados em princípios de triboeletrificação e indução eletrostática, exibindo vantagens como baixo custo, fabricação simplificada e variedade de materiais e estruturas.

Os estudos envolvendo TENGs concentram-se principalmente no aumento da geração de energia, aumentando a área de superfície, projetando as propriedades materiais nas superfícies de contato e demonstrando em aplicações práticas.

A maioria dos TENGs de última geração são construídos com polímeros sintéticos que não são biocompatíveis, reduzindo suas perspectivas de aplicação e relevância em tecnologias biomédicas e ambientais. Com isso, entra a importância da quitosana neste estudo.

A quitosana é geralmente derivada da quitina natural após desacetilação com tratamentos alcalinos e pode ser produzida a partir de conchas de crustáceos marinhos. Além disso, é usada em vários campos como tratamento de água, administração de medicamentos e também na engenharia de tecidos e, ainda, são biodegradáveis, biocompatíveis e não apresentam citotoxicidade.

A viabilização econômica e a aplicação da engenharia em materiais biologicamente abundantes em nanosensores são significativas não apenas para a exploração científica fundamental, mas também para atender às necessidades da sociedade em questões de energia sustentável e na proteção ambiental.

O estudo realizado pelos autores desenvolveu um nanogerador triboelétrico de quitosana com ácido cítrico, a fim de alterar a superfície do material para otimizar o potencial através da alteração dos grupos funcionais expostos na superfície.

Os autores afirmam que a mudança do potencial de superfície de um material resulta da mudança de densidade da carga na superfície. No caso do estudo realizado, os autores adicionaram mais ácido cítrico para dissolver o pó de quitosana, aumentando o número de grupos hidroxila e amino, enquanto a quantidade de grupo carboxila diminui, o que foi o motivo principal para os diferentes potenciais de superfície em diferentes amostras realizadas.

Considerando que a quitosana é um material de baixo custo, biodegradável e ecologicamente correto, os autores exploraram a viabilidade do sensor desenvolvido de quitosana-ácido cítrico para aplicação como um sensor de velocidade de carro triboelétrico.

Além disso, os autores aplicaram abordagens de mineração de dados para analisar e aprender a relação entre os sinais triboelétricos adquiridos e as classes de velocidade do carro (ou seja, baixa, média ou alta velocidade), além de também prever a relação entre os sinais e os valores de velocidades do carro.

Concluindo, os autores afirmam que o desempenho e a eficiência dos sensores triboelétricos podem ser otimizados pela modulação das composições e das propriedades do material por meio de engenharia de superfície molecular, que oferece um potencial promissor para projetar e implementar TENGs baseados em biopolímeros de alto desempenho para nanossistemas auto alimentados em tecnologias sustentáveis.

O estudo realizado abre caminho para novas tecnologias que utilizam materiais bioderivados para fabricação economicamente viável e ecologicamente correta de dispositivos funcionais em aplicações de energia, eletrônica e sensores.

Antes de iniciar o texto, vamos definir o que é um MXene. A princípio, parece um nome estranho para um material, porém ele se origina dos materiais bidimensionais, compostos por uma única camada de átomos. As estruturas 2D vêm de um grupo de precursores chamado de MAX Phases. 

A sigla MAX representa a composição química desse grupo de cerâmicos, dada por: um metal de transição (M), um elemento da família (A) e carbono ou nitrogênio (X). No processo de produção dos derivados bidimensionais, ocorre a retirada do elemento (A), o que explica a origem do termo “MX”. Somando com o termo em inglês “graphene”, temos o MXene. Certo?

O artigo apresenta a importância de sensores de gás em temperatura ambiente altamente sensíveis, que são cada vez mais exigentes hoje porque são necessários em áreas de monitoramento da qualidade do ar, aplicações de saúde e segurança alimentar. 

Com isso, os materiais MXenes, sendo os novos materiais 2D, combinam as boas propriedades de superfície em grupos funcionais e alta condutividade elétrica, o que indica que eles têm o potencial de produzir um ótimo material de detecção para temperaturas ambiente.

Vários polímeros condutores têm sido amplamente utilizados em sensores de gás devido à sua alta sensibilidade, baixo custo e capacidade ser operado em temperatura ambiente. Como um semicondutor típico, o artigo cita a polianilina (PANI), que tem sido amplamente utilizada em sensores de gás.

Com isso, os autores apontaram o enorme potencial dos materiais MXenes e da polianilina, devido a alta sensibilidade ao gás em temperatura ambiente, e propuseram um material híbrido de MXene/PANI, sendo o PANI/Ti3C2Tx.

Após testes de desenvolvimento com o material, os autores realizaram a fabricação de um nanocompósito PANI/Ti3C2Tx baseado em sensor de gás flexível de alto desempenho com sucesso. 

Combinando as simulações e medições eletrossensíveis, a boa atividade de detecção foi atribuída à alta absorção catalítica dos grupos funcionais presentes na superfície do Ti3C2 e do efeito sinérgico dos compósitos.

Os autores também realizaram testes de propriedades mecânicas dos sensores de gás e, para vários estados de tensão, a resposta foi positiva. Além de fornecer também uma motivação para utilizar materiais MXenes para empregos em sensores eletrônicos flexíveis.

Os autores finalizam, através de testes, que o material apresentou alta sensibilidade ao etanol e alto tempo de resposta em temperatura ambiente, tornando este tipo de material para detecção como a próxima geração de materiais que podem detectar rapidamente vazamentos de gases em tempo real.

A hemorragia intracerebral (HIC) é um dos tipos mais devastadores de AVC (acidente vascular cerebral). É responsável por cerca de 15% de todos os AVCs e culmina em alta mortalidade e incapacidade. Além disso, a lesão cerebral após a HIC é iniciada pelo dano mecânico causado pelo hematoma inicial, que é seguido por lesões cerebrais secundárias.

O fingolimode (fármaco imunossupressor) é uma terapia oral aprovada para esclerose múltipla (EM). Não só reduz o dano inflamatório, mas também promove a neuroproteção. O artigo aponta estudos clínicos recentes que mostraram que o fingolimode reduz efetivamente as lesões secundárias após a HIC, modulando a inflamação sistêmica e protegendo a permeabilidade vascular.

Os lipossomas são amplamente utilizados como carreadores de fármacos devido a boa biocompatibilidade, não tóxico e por ser biodegradável, alta eficiência de entrega e uma versátil modificação de estrutura. Além disso, os lipossomas podem ser produzidos com tamanho apropriado variando de 50 nm a 150 nm, com um efeito aprimorado de permeabilidade e retenção (EPR - enhanced permeability and retention). 

No entanto, o próprio lipossoma não se acumula especificamente nos locais onde ocorre a hemorragia intracerebral. Com isso, os estudos de nanomateriais específicos são usados para modificar os lipossomas. O desenvolvimento de lipossomas sensíveis ao pH para o tratamento da HIC no artigo apresentado se baseia no fato de que disfunção mitocondrial e sobrecarga intracelular após a HIC pode induzir falha de energia cerebral e ambiente com ácido local.

Neste artigo, os autores encapsularam o fingolimode e borano de amônia em lipossomas sensíveis ao pH para a penetração aprimorada da barreira hematoencefálica, segmentação de área da hemorragia intracerebral e, com isso, resultando efeitos colaterais limitados durante a circulação sanguínea. De acordo com os resultados apresentados pelos autores, a queda do pH aumentou a liberação de fármacos encapsulados em nanopartículas. 

Os mecanismos patológicos do hematoma após a HIC, incluindo estresse oxidativo e respostas inflamatórias, desencadeiam uma série de eventos adversos causando lesões cerebrais secundárias e déficits neurológicos graves subsequentes. Para contornar esse problema, foram usados lipossomas sensíveis ao pH como plataformas para projetar nanocarreadores com baixa citotoxicidade, que foram adequados para liberação de drogas em toda a barreira hematoencefálica.

O artigo conclui que os autores desenvolveram um lipossoma sensível ao pH encapsulado de fingolimode com borano de amônia, que inibiu efetivamente a inflamação relacionada à lesão cerebral induzida pela hemorragia intracerebral, bem como estresse oxidativo e, portanto, desempenhou um papel neuroprotetor após a hemorragia.