Técnicas de nanotecnologia estão sendo usadas para controle da linfadenite caseosa.

A Embrapa e a Universidade Federal de Lavras (Ufla) estão utilizando técnicas de nanotecnologia para controlar a linfadenite caseosa, doença também conhecida como “mal do caroço”, que atinge caprinos e ovinos em todas as regiões do País. O novo tratamento consiste no uso racional de antibióticos aplicados diretamente na área afetada por meio de nanopartículas e nanofibras. Os principais benefícios do novo procedimento são a biossegurança e a diminuição do resíduo de antibiótico no leite e na carne oriundos desses animais. O tratamento disponível atualmente envolve um manejo trabalhoso e gera custos com mão de obra e medicamentos, tornando-se pouco viável para rebanhos numerosos, além de apresentar riscos de contaminação para o manejador e o meio ambiente.

A linfadenite caseosa ou “mal do caroço” é uma doença bacteriana infectocontagiosa que promove a formação de abscessos em linfonodos superficiais (gânglios linfáticos) ou em linfonodos e órgãos internos do animal. A enfermidade está presente em 94,2% dos rebanhos de ovinos e em 88,5% dos rebanhos de caprinos na Região Nordeste, onde se localiza a maior produção desses animais.

O tratamento convencional do abscesso maduro consiste na drenagem cirúrgica do conteúdo purulento do caroço, seguida da cauterização química da ferida com tintura de iodo a 10% por, pelo menos, dez dias (foto à esquerda). Caso o procedimento seja feito de forma incompleta, o abscesso pode voltar a aparecer na mesma região após alguns meses. O custo desse tratamento para o produtor é de aproximadamente 86 reais por animal.

As opções disponíveis, além de terem alto custo para o produtor, são trabalhosas e não possuem 100% de eficiência na eliminação do agente infeccioso no abscesso. O tratamento com iodo ainda apresenta risco de contaminação tanto para o manejador quanto para o meio ambiente, uma vez que requer a abertura do caroço e a drenagem do conteúdo, que possui alta carga bacteriana. Como a linfadenite caseosa é uma zoonose, pode ser transmitida para o ser humano.

O tratamento que está sendo desenvolvido pela Embrapa e Ufla avalia o uso racional de antibiótico priorizado pela Organização Mundial da Saúde (OMS), a cloxacilina, maximizando a biossegurança e reduzindo o risco ambiental. O objetivo da equipe de pesquisa é chegar a um protocolo que seja pouco laborioso, tenha um custo mais acessível, alta eficiência e elevada biosseguridade.

De acordo com a pesquisadora da Embrapa Caprinos e Ovinos Patrícia Yoshida, que lidera o projeto, o resultado esperado é a cura do abscesso precoce, sem a necessidade de abertura e exposição ao material purulento, o que seria um procedimento mais seguro. “O novo tratamento consiste em administrar altas concentrações de antimicrobiano diretamente no abscesso, mesmo com baixas concentrações nos demais tecidos e sangue. Dessa forma, espera-se menor resíduo de antibiótico no leite e carne desses animais”, explica.

Nanotecnologia potencializa aplicações do antibiótico
Os pesquisadores utilizam a nanotecnologia para desenvolver duas novas opções de procedimento. Para o abscesso fechado, ainda no início da doença, está sendo testado o uso de nanopartículas (foto à esquerda), que têm a capacidade de direcionar o antibiótico para o interior das células infectadas pela bactéria causadora da linfadenite caseosa, para obter uma concentração maior do medicamento no local, o que pode favorecer o combate ao patógeno. “A bactéria se ‘esconde’ no interior das células de defesa do caprino, local onde muitas vezes o antibiótico não consegue atingir concentrações suficientes para eliminá-la. Por isso, muitas vezes ela sobrevive ao tratamento. Ao utilizarmos as nanopartículas para direcionar o antibiótico para o interior das células de defesa, conseguimos aumentar sua concentração nesse local e assim tornar o medicamento mais eficiente”, explica o pesquisador Humberto Brandão, da Embrapa Gado de Leite. Como as nanopartículas direcionam o antibiótico para o local da infecção, espera-se que o tratamento seja mais efetivo que os disponíveis atualmente.

A outra opção é o uso de nanofibras (foto abaixo, à direita) para o tratamento do abscesso maduro após a drenagem, em substituição à tintura de iodo a 10%, de modo a eliminar a bactéria e favorecer a cicatrização. “As nanofibras são ferramentas bastante interessantes para aplicações médico-veterinárias, pois podem ser produzidas com materiais biocompatíveis com elevada área de superfície e porosidade, que mimetizam a matriz extracelular, e permitem carregar grandes quantidades de fármacos, possibilitando sua liberação de forma lenta no sistema”, relata o pesquisador da Embrapa Instrumentação Daniel Corrêa.

Na Ufla, estão sendo desenvolvidos modelos computacionais com base nos resultados obtidos com animais para determinar com precisão os protocolos (doses e intervalos) de tratamento. O pesquisador Marcos Ferrante explica que trabalhar com modelos computacionais permite simular diferentes cenários, diminuindo o número de animais usados na pesquisa, além de maximizar o uso dos recursos financeiros. “Essas pesquisas permitirão otimizar as doses para protocolos terapêuticos em diferentes cenários produtivos, possibilitando aos produtores tratar os animais com a mínima quantidade de antibiótico necessária e sem comprometer a eficácia do tratamento”, complementa Ferrante.

Tecnologia depende de parceiros para chegar ao mercado
Atualmente, o desenvolvimento da nova técnica está em fase de testes com caprinos para definir a melhor forma de uso do produto, incluindo dosagem e frequência de aplicações. Segundo Yoshida, a equipe espera concluir os ensaios com os animais em condições controladas nos próximos três anos e encontrar parceiros na indústria farmacêutica para viabilizar a produção em larga escala para comercialização.

“Estamos prospectando parceiros para colocar o produto no mercado. A parceria com essa formulação pode ser em codesenvolvimento desse e de outros medicamentos. O parceiro interessado entraria com a expertise e infraestrutura de linha de produção, capaz de receber a tecnologia de formulações nanotecnológicas para uso farmacêutico. Essa tecnologia mostra potencial, visto que já foi testada em outras espécies animais e infecções, como mastite e ceratoconjuntivite em bovinos”, afirma a pesquisadora.

No sistema, 12 reatores funcionam ao mesmo tempo e em linha, com sensores de oxigênio e gás carbônico e controle de temperatura, de forma integrada.

A pesquisa agropecuária desenvolveu um sistema de biorreatores de bancada interligados que permite analisar com rapidez e precisão a eficiência de processos de compostagem, principal método para produção de fertilizantes orgânicos. O protótipo já foi validado no laboratório de biorreatores e bioprocessos da Embrapa Solos (RJ) com resultados bastante satisfatórios, e agora o ativo tecnológico está disponível para parceria com empresas interessadas em desenvolver interface e design mais funcionais e atrativos para ofertá-lo ao setor produtivo (veja mais detalhes em quadro abaixo).

Um dos diferenciais do equipamento é a capacidade de realizar testes rápidos em laboratório na mistura que está sendo preparada para a compostagem. Com 1 Kg de uma combinação de resíduos é possível saber, em questão de horas, o seu potencial para os bioprocessos.

O laudo mostra o potencial de o material alcançar temperaturas entre 50 e 65 graus Celsius, ideais para o processo de compostagem, bem como a taxa de aeração (suprimento de oxigênio) exigida pela atividade de biodegradação. De acordo com os pesquisadores, mesmo os experimentos mais complexos podem ser avaliados em menos de dois meses.

“Biorreatores como esses existem em outros projetos e modelos, mas, no nosso caso, conseguimos a façanha inédita de ter 12 reatores em funcionamento ao mesmo tempo e em linha, com sensores de oxigênio e gás carbônico e controle de temperatura, tudo integrado. Um dos diferenciais desse sistema é que, com no máximo um volume de 50 litros de mistura de resíduo, é possível fazer um experimento completo, com combinações, tratamentos e repetições, coisa que a campo seria impossível”, explica o pesquisador Caio Teves Inácio, líder do projeto que criou o sistema na Embrapa Solos.

Inácio enfatiza que a geração de resíduos na agricultura e na agroindústria cresce na mesma proporção que a produção desses setores. Portanto, reaproveitar esses resíduos para o processo de compostagem, por exemplo, é importante para o meio ambiente e traz lucro aos produtores. “É uma questão de sustentabilidade. Nesse cenário, a tecnologia dos biorreatores de bancada ganha ainda mais relevância”, complementa.

Esses sistemas oferecem ainda um controle maior de todo o desenvolvimento experimental, possibilitando pesquisar com mais segurança e celeridade temas como degradação de agrotóxicos, perda de nitrogênio e eficiência do uso de inoculantes microbianos durante a compostagem.

Avanços tecnológicos ampliam o uso de biorreatores
Biorreatores são equipamentos amplamente utilizados na pesquisa e desenvolvimento nas áreas de biomedicina, biofármacos, bioenergia, biorremediação de resíduos e outros bioprocessos.

Inácio aponta que avanços na biotecnologia, em conexão com as tecnologias digitais e engenharia de equipamentos, permitiram nos últimos anos inovações importantes no campo tecnológico dos biorreatores, impulsionadas pela tendência de uso de fontes biológicas, orgânicas, renováveis e recicláveis em substituição à matéria-prima de origem não renovável, como as procedentes de matrizes fósseis e inorgânicas, que apresentam potencial elevado de impactos negativos ao meio ambiente.

O maior aproveitamento dos recursos biológicos e das moléculas bioativas de origem animal e vegetal tem representado importante potencial de inovação para a agricultura. No caso do reúso de resíduos rurais e da agroindústria para a produção de fertilizantes, por exemplo, indústria e agricultura têm se integrado em uma cadeia de produção de insumos de base biológica e renovável.

“O emprego da matéria orgânica, como insumo fertilizante e condicionante de solo, muito embora corresponda a uma prática tradicional na agricultura, tem demandado inovações para atender ao crescente interesse da indústria, dos agricultores e dos consumidores finais na obtenção de produtos com efeito melhorado em termos de nutrição e desempenho”, ressalta o pesquisador.

O aproveitamento mais eficaz dos resíduos orgânicos provenientes da agropecuária e da agroindústria passou a exigir processos de biotransformação para a produção de nutrientes vegetais com maior valor proteico e energético, além de comprovadamente seguros ao meio ambiente e à saúde humana. Com isso, aumentou o emprego dos biorreatores aeróbicos e anaeróbicos nos chamados bioprocessos, sejam de equipamentos de porte industrial ou de escala piloto e de bancada, como é o caso do ativo desenvolvido pela Embrapa.

Inácio explica que biorreatores em escala adequada à pesquisa e experimentação possibilitam a simulação de bioprocessos – como a compostagem aeróbica de resíduos orgânicos – que ocorrem em grandes leiras dispostas no meio ambiente. Por meio de equipamentos em escala de bancada, é possível simular, em ambiente controlado de laboratório, a repetição de um sistema complexo de fatores compreendido por temperatura, níveis de oxigênio, atividade biológica e grau de acidez ou alcalinidade – potencial hidrogeniônico (pH).

“Equipamentos em escala de laboratório permitem também estabelecer métodos de avaliação e de monitoramento da geração de subprodutos, com o objetivo de aperfeiçoar, em escala industrial, a qualidade e a eficiência energética e ambiental de compostos de base orgânica e biológica”, completa o pesquisador.

Elevação na temperatura do ar prevista deverá afetar a produtividade das lavouras de feijão, o que se contrapõe com a expectativa de maior oferta do grão.

A produção de feijão no Brasil terá de crescer em torno de 44% – aproximadamente 1,5 milhão de toneladas a mais do que é produzido hoje – por volta do ano 2050, para atender à demanda pelo produto. Esse incremento deverá ocorrer em um cenário adverso para as lavouras, do ponto de vista do clima, levando em conta dados estipulados a partir do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC) das Nações Unidas (ONU). As conclusões resultam de pesquisa desenvolvida pela Embrapa em parceria com a Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, da Universidade de São Paulo (Esalq/USP), e relatada em artigo publicado na revista científica Agricultural Systems

Os pesquisadores utilizaram para o estudo três diferentes sistemas de modelagem (confira detalhes no quadro abaixo), ou seja, programas de computador que usam cálculos matemáticos para cruzar amplas bases de dados, a fim de estipular como será o risco climático da produção de feijão e quais serão a produção e a demanda projetadas para o grão no futuro.

De acordo com Alexandre Bryan Heinemann, pesquisador da Embrapa Arroz e Feijão e um dos responsáveis pelo estudo, as análises apontaram para uma elevação de temperatura do ar entre 1,23 oC a 2,86 oC, em meados de 2050, na área de produção de feijão no Brasil, dependendo do Caminho Representativo de Concentração (RCP) de gases de efeito estufa utilizado. Os RCPs (sigla para Representative Concentration Pathways) foram estabelecidos pelo IPCC e projetam cenários de aquecimento global e possíveis mudanças climáticas. Localidades da Região Centro-Oeste e dos estados de Minas Gerais e da Bahia podem ser mais afetadas.

Ainda segundo Heinemann, certa concentração de gás carbônico (gás de efeito estufa) na atmosfera contribui para a realização de fotossíntese e para a produtividade da planta. Mas o prejuízo causado pelos gases de efeito estufa na atmosfera pela elevação da temperatura do ar é muito maior, pois interfere, especialmente, na fase reprodutiva da lavoura, causando o abortamento de flores e a não formação de vagens e grãos na planta. Por isso, a tendência diante de um incremento entre 1,23 oC e 2,86 oC é que a produtividade diminua.

O pesquisador lembra a projeção de aumento da demanda por feijão até meados de 2050, indicando a necessidade de 1,5 milhão de toneladas de feijão a mais do que é produzido hoje. Isso representa um aumento de 44% da produção. A produção atual no Brasil é de mais de 3 milhões de toneladas anuais de feijão. “São situações contrapostas: existe o impacto negativo do aquecimento global na produtividade em conflito com uma previsão de maior demanda pelo produto”, afirma.

O equacionamento dessa questão, para o pesquisador, passa pela discussão de políticas públicas. “Os resultados da pesquisa colocam em debate assuntos como a expansão de novas áreas de produção de feijão e investimentos em pesquisa para a geração de cultivares mais adaptadas a estresses abióticos e a melhoria em eficiência no manejo das lavouras”, complementa.