Otto Corrêa Rotunno Filho COORDENADOR(A)
Título do Projeto: estudos integrados em bacias hidrográficas na região serrana do rio de janeiro com suporte de modelagem hidrometeorológica e sensoriamento remoto
Resumo: O presente projeto estabelece como diretriz acadêmico-científica a consolidação do conhecimento da hidrologia brasileira a partir de estudos desenvolvidos em diversas bacias hidrográficas nacionais, incluindo a bacia Amazônica, com vistas a avaliar o balanço hídrico na região serrana do Rio de Janeiro, que abrange regiões urbanas, agrícolas e com florestas. O emprego de sensoriamento remoto conjuntamente com modelos numéricos computacionais serão enfatizados com vistas ao desenvolvimento e avaliação de metodologias e parametrizações hidrometeorológicas e atmosféricas na escala da bacia hidrográfica. Para o presente projeto, estabeleceram-se os seguintes objetivos: •	desenvolver e implementar modelos hidrometeorológicos que abordem fenômenos de hidrologia de superfície e de hidrologia subterrânea com vistas à previsão de vazões e de níveis de água durante eventos críticos (cheia e estiagem) em bacias hidrográficas; •	avaliar o uso do sensoriamento remoto aplicado ao monitoramento hidrometeorológico de superfície e subterrâneo em conjunto com dados coletados por sensores e medições in situ; •	construir um sistema de informações geográficas com uma base cartográfica única, na escala da bacia hidrográfica, que permita realizar a modelagem hidrometeorológica espacial, integrando dados de natureza pontual e distribuída; complementarmente, prevê-se a elaboração de mapa de disponibilidade de água dos solos; •	apoiar e desenvolver sistemas aeroespaciais no Brasil; atualmente, o proponente supervisiona um grupo de estudantes de graduação da UFRJ chamado Minerva Rockets, que está atingindo importantes resultados em competições nacionais sobretudo dedicadas ao lançamento de foguetes, mas que encerra uma ampla gama de potenciais aplicações ambientais com aplicações na escala da bacia; com base nessas realizações, está em discussão cooperação com o CENPES/PETROBRAS no sentido de apoiar o aperfeiçoamento do robô Chico Mendes originalmente desenvolvido pelo Dr. Nei Robinson e colaboradores (CENPES) antevendo-se o desenvolvimento de sensores e instrumentos com diferentes aplicações.
Pabline Marinho Vieira COORDENADOR(A)
Título do Projeto: produção de linhagem de trichoderma harzianum para patenteamento de genes de biocontrole utilizando engenharia genética de precisão
Resumo: Espécies de Trichoderma estão entre os fungos filamentosos mais estudados e comercializados como bioinseticidas e biofertilizantes. Dentre as inúmeras vantagens que promovem na agricultura estão: o controle de fitopatógenos, solubilização de micronutrientes e crescimento das plantas. No entanto, os mecanismos subjacentes ao biocontrole, bem como outros processos fisiológicos, são insuficientemente compreendidos, em parte devido ao sofisticado processo de manipulação genética. Atualmente, a deleção de genes alvo por edição gênica mediada por CRIPR/Cas9 surgiu como uma ferramenta poderosa para pesquisa genética e biotecnologia em eucariotos, incluindo fungos filamentosos. Com esta, é possível obter organismos mutados para estudos de controle biológico e validação genética em processos biotecnológicos. No entanto, o sistema de CRIPR/Cas9 é uma inovadora estratégia que ainda não foi desenvolvida no agente de biocontrole Trichoderma harzianum. Assim, nesse trabalho será realizada a edição genética nessa espécie mediada pelo sistema CRISPR/Cas9 com o intuito de desenvolver uma linhagem para estudos genéticos e validação de genes para processos de patentes. Como prova de conceito, será gerada uma linhagem de T. harzianum contendo o gene pyr4 prototrófico deletado. Além disso, será mutado o gene aquaporina (apq) pela primeira vez em um fungo filamentoso. Nosso grupo já demonstrou que linhagens de T. harzianum superexpressando esse gene aumentaram o potencial de biocontrole de fitopatógenos e bioestimulante de plantas, assim como, AQP melhorou a eficiência hídrica e tolerância a desidratação em plantas transgênicas. Assim, esta proposta é uma inovadora estratégia para seleção de linhagens de T. harzianum mais eficazes no biocontrole e, principalmente, validação em patentes de genes promissores em estratégias biotecnológicas de resistência em plantas e outros organismos.
Pablo Gustavo Albuquerque Braz e Silva COORDENADOR(A)
Título do Projeto: alguns aspectos teóricos dos fluidos assimétricos
Resumo: Temos como objetivo estudar alguns aspectos teóricos das equações que modelam o movimento de fluidos assimétricos, a saber: estimativas de erro uniformes no tempo para aproximações semi-Galerkin de fluidos com densidade variável e estabilidade de escoamentos laminares para fluidos incompressíveis.
Pablo Javier Blanco COORDENADOR(A)
Título do Projeto: modelos computacionais do sistema cardiovascular humano individualizados a pacientes específicos
Resumo: Ao longo dos últimos anos, a interação cada vez mais frequente entre pesquisadores da área de modelagem computacional e profissionais da área médica tem resultado no desenvolvimento e aplicação de ferramentas baseadas em modelos matemático-computacionais dentro de diferentes áreas da prática médica, demonstrando o grande potencial desta ferramenta para utilização na prática clínica. Estes esforços, somados ao aumento do poder de cálculo dos computadores e à evolução da qualidade e quantidade de informações fornecidas pelas máquinas da aquisição de imagens médicas, tem dado lugar ao surgimento de novos paradigmas na medicina: a medicina individualizada a populações e pacientes específicos, e a medicina assistida por modelagem computacional e simulação numérica. Visando solidificar esta linha de pesquisa altamente interdisciplinar e inovadora, e objetivando propor novas soluções a diversos problemas encontrados na área da saúde, a missão deste projeto é realizar atividades de pesquisa e desenvolvimento de alto impacto científico e de forte cunho tecnológico através do desenvolvimento de pesquisas na área de computação científica e sua aplicação a problemas oriundos da área médica. Em particular, neste projeto aborda-se a problemática de utilizar técnicas de assimilação de dados a fim de construir modelos computacionais do sistema cardiovascular humano individualizados a pacientes e/ou populações manifestando condições cardiovasculares específicas.
Pablo José Gonçalves COORDENADOR(A)
Título do Projeto: desenvolvimento de agentes fotossensibilizadores e bio-nanotecnológicos para aplicação fotodinâmica
Resumo: A Terapia Fotodinâmica (PDT) é uma nova metodologia, de caráter multidisciplinar, que vem sendo empregada com sucesso no tratamento de diversas doenças. Consiste na combinação de um composto fotossensibilizador (FS), luz visível e oxigênio molecular para formação de espécies reativas e destruição de alvos específicos. Apesar do seu sucesso, o tratamento apresenta algumas limitações como alto preço dos FSs e das técnicas empregadas na caracterização de novos FSs e no tratamento fotodinâmico; dificuldade de aplicações em animais de grande porte; dentre outros. Alinhado com os recentes avanços bio-nanotecnológicos e visando estabelecer alternativas para tratamento de doenças infecciosas e parasitárias de interesse humano e animal, o presente projeto tem como objetivos atuar no planejamento e na síntese de novos compostos FS, na elaboração de um conjugado FS com nanoestruturas, na implantação de infraestrutura para caracterização Fotofísica e Fotoquímica de novos fotossensibilizadores e na avaliação da atividade fotodinâmica em sistemas modelos, microrganismos e em bovinos. Assim, espera-se contribuir significativamente para o desenvolvimento científico e tecnológico nacional através de pesquisa científica de relevância, formação de recursos humanos de alto nível e publicações em revistas de reconhecimento internacional.
Pablo Lima Saldanha COORDENADOR(A)
Título do Projeto: estado quântico da luz laser e uma reinterpretação de experimentos em ótica quântica
Resumo: O estado quântico da luz laser normalmente é aproximado por um estado coerente em experimentos de ótica quântica. Mas um estado mais realista seria uma mistura estatística de estados coerentes com fases aleatórias, que corresponde a uma mistura estatística de estados de Fock. Pretendemos neste projeto investigar como a consideração desse estado mais realista para a luz laser muda a interpretação de experimentos em ótica quântica. Em especial, investigaremos experimentos com a geração de estados comprimidos para a luz em um ou dois modos, que possuem diversas aplicações em metrologia quântica e informação quântica. Cálculos preliminares demonstram que o efeito de compressão desaparece ao considerarmos esse estado mais realista para o laser usado nos experimentos. Pretendemos então investigar quais fenômenos físicos estão por traz dos resultados experimentais, buscando uma compreensão mais profunda desses experimentos. É possível que nesse processo surjam ideias de melhorias para os protocolos de metrologia quântica e informação quântica que usem estados comprimidos. Também investigaremos o fenômeno de geração de altos harmônicos na interação de um pulso laser ultra-curto com um meio atômico. Esse fenômeno está por traz das investigações de dinâmica em attosegundos, com diversas aplicações práticas. Nos tratamentos teóricos do tema, o laser é tratado como uma onda clássica com fase bem definida. Mas ao considerarmos um estado mais realista para o laser, sua fase absoluta é fundamentalmente indeterminada. A interação com o meio atômico e a subsequente medição do espectro da luz gerada em altos harmônicos teria o efeito de mudar o estado quântico do laser para um estado com fase bem definida, segundo nossa hipótese. Pretendemos analisar como isso acontece em um nível fundamental, o que nos permitiria uma compreensão mais profunda do fenômeno. Também pretendemos investigar a relação entre o momento oculto de um dipolo magnético na presença de um campo elétrico e o debate Abraham-Minkowski sobre o momento da luz em meios materiais.
Pabyton Goncalves Cadena COORDENADOR(A)
Título do Projeto: emulsão nanotecnológica de óleos essenciais da caatinga com ação antimicrobiana: uma nova estratégia para tratamento de mastite bovina.
Resumo: Objetiva-se desenvolver um produto antimicrobiano produzido a partir de nanoemulsões de óleos essenciais de plantas da Caatinga para o tratamento de mastite bovina em propriedades de gado leiteiro do agreste pernambucano. Óleos essenciais extraídos de espécie da caatinga serão submetidos a cepas de bactérias isoladas do leite das propriedades rurais do Agreste Pernambucano. As nanoemulsões serão desenvolvidas a partir dos óleos essenciais que apresentarem ação antimicrobiana. As nanoemulsões serão caracterizadas em relação ao tamanho, a carga de superfície, o índice de polidispersão, estabilidade, cinética de liberação, viscosidade e parâmetros macroscópicos. Os efeitos tóxicos in vivo das nanoemulsões desenvolvidas serão realizados através de testes de toxicidade aguda utilizando embriões de Danio rerio segundo OCDE 236 (2013). No rebanho leiteiro será realizado o teste de irritação dérmica aguda segundo OCDE 404 (2012). Posteriormente, as nanoemulsões serão utilizadas na terapêutica para a mastite bovina frente aos métodos tradicionais no rebanho leiteiro em propriedades do agreste pernambucano. Finalmente, serão avaliados parâmetros bioquímicos e hematológicos, minerais, presença de microrganismos no leite e antimicrobianos residuais. Pretende-se com esse estudo o desenvolvimento de produtos nanotecnológicos nacionais para o tratamento da mastite bovina com baixo custo, pois poderá reduzir o impacto econômico ocasionado por esta patologia bovina e formação de recursos humanos nas áreas biológicas e veterinária.